JP2003294667A - ガス検出装置、車両用オートベンチレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が湿度等によ
ってドリフトしても、比較的短時間でこの影響を無くし
て、ガス濃度変化検知を再開できるガス検出装置及び車
両用オートベンチレーションシステムを提供する。 【解決手段】 ガス検出装置１０は、ガスセンサ素子１
を含むセンサ抵抗値変換回路１２を有し、取得したＡ／
Ｄコンバータ１５で取得したセンサ出力値Ｓ（ｎ）を用
いてガス濃度変化を検知する。センサ出力値Ｓ（ｎ）
は、センサ抵抗値Ｒｓの変化によって変化するほか、セ
ンサ抵抗値変換回路１２に入力するパルス信号Ｓｃのデ
ューティ比ＤＴの変化によっても変化する。センサ抵抗
値Ｒｓのドリフトにより、センサ出力値が偏った値とな
ると、合わせ込み処理において、パルス信号Ｓｃの現在
のデューティ比ＤＴを、算出して得た狙いデューティ比
ＤＴに一挙に更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスセンサ素子を
用いて環境中の特定ガスの濃度変化を検出するガス検出
装置および車両用オートベンチレーションシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉛−フタロシアニンを用いた
り、ＷＯ３やＳｎＯ２などの金属酸化物半導体を用いた
ガスセンサ素子などが知られている。これらは、環境中
のＮＯｘなどの酸化性ガスやＣＯ、ＨＣ（ハイドロカー
ボン）など還元性ガスなど、特定のガスの濃度変化によ
ってそのセンサ抵抗値が変化するために、このセンサ抵
抗値の変化によって特定のガス濃度の変化を検出可能で
ある。また、このようなガスセンサ素子を用いたガス検
出装置も知られている。さらには、このガス検出装置を
用いた各種の制御システム、例えば、車室外空気の汚染
状況に応じて、車室内への外気導入・内気導入を切り替
えるためのフラップ開閉制御を行う車両用オートベンチ
レーションシステムや、喫煙などによる室内空気の汚染
を検知し、空気清浄機の制御を行うシステムなどが知ら
れている。

【０００３】このようなガスセンサ素子を用いたガス検
出装置では、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値変化を、電
圧（センサ電圧）変化に変換して用いることが多い。例
えば、固定抵抗とガスセンサ素子を直列に接続して定電
圧を印加し、分圧点の電位をセンサ電圧とする。以降
は、このセンサ電圧をアナログ微分してガス検知をおこ
なうものなどアナログ信号処理によりガス検知を行うも
ののほか、センサ電圧をＡＤ変換してデジタルのセンサ
信号とし、さらに微分処理や積分処理等を行うなどデジ
タル処理によってガス検知をするものが知られている。

【０００４】しかし、上記のようなガスセンサ素子は、
その電気的特性（センサ抵抗値）が特定ガスの濃度変化
だけでなく、温度や湿度、風速などの環境の影響によっ
ても大きく変動する性質を有する。例えば、特定ガスが
存在しない環境下でも、センサ抵抗値が１０ｋΩから１
ＭΩとなるなど、数１０倍〜数１００倍の範囲で変化す
ることがある。そのため、上述の固定抵抗とガスセンサ
素子を用いてセンサ電圧を得る場合には、温度や湿度の
よるセンサ抵抗値のドリフト（変動）により、特定ガス
の濃度変化が無くても固定抵抗との抵抗比が大きく変動
し、極端な場合には、分圧点の電位であるセンサ電圧が
定電圧あるいは接地電圧付近の値に偏ってしまうことが
ある。このようにセンサ電圧が偏った状態では、ガス濃
度の変化によるセンサ電圧の変化幅が小さく制限されて
しまい、適切にガス濃度の変化を検知できなくなる。ま
た、起動後、長時間わたってセンサ抵抗値がわずかずつ
変化し続け、安定するまでに数時間などの長時間かかる
素子もある。このような素子では、時間の経過とともに
センサ電圧が徐々に偏ってしまうこともあり得る。

【０００５】そこで、特開平９−３０４３２０号公報に
は、調整用電圧制御手段を設け、検知部の端子電圧（セ
ンサ電圧に相当）が上限閾値以上か下限閾値以下の状態
が所定時間継続すると、端子電圧が設定値になる様にＦ
ＥＴなどの電圧−抵抗変換素子に印加する調整用電圧を
再調節し、検知を再開する汚染度合検出装置が開示され
ている。このようにすることで、端子電圧（センサ電
圧）に偏りが生じても、適宜が設定値になるように再調
整されるので、適切に検知を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
報の開示からはこの再調整を行うことのみが開示されて
おり、その具体的手法が明確でない。しかるに、再調整
の期間中、あるいはそれに続き端子電圧（センサ電圧）
が安定するまでの期間は、端子電圧が変動しても調整用
電圧の変動によるものなのか、ガス濃度の変化によるも
のなのかを識別できない。このため、再調整の手法とし
て、端子電圧を設定値に近づけるべく、調整用電圧を若
干変化させその後の端子電圧を測定し、さらに調整用電
圧を変化させるか否かを判断し、必要なときはさらに変
化させるというように、調整用電圧を徐々にさせる手法
を採ると、再調整の期間が長くなり、結果としてガス濃
度の変化が検知困難あるいは検知不能である期間が長く
なる。

【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が湿度等
によってドリフトしても、比較的短時間でこの影響を無
くして、ガス濃度変化検知を再開することのできるガス
検出装置、及びこれを用いた車両用オートベンチレーシ
ョンシステムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】そしてそ
の解決手段は、特定ガスの濃度に応じてセンサ抵抗値が
変化するガスセンサ素子を用いるガス検出装置であっ
て、センサ出力値を取得する取得手段であって、上記セ
ンサ抵抗値の変化及び上記取得手段に入力される入力信
号におけるパラメータ値の変化に応じて変化するセンサ
出力値を、上記入力信号のパラメータ値を固定した状態
で、所定サイクル時間毎に取得する取得手段と、上記セ
ンサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の高低を検知す
る濃度検知手段と、上記特定ガスの濃度が低いときに濃
度低信号を発生する濃度低信号発生手段と、上記ガス検
出装置の起動し続く初期期間の経過後、上記濃度低信号
を発生している期間において、更新条件を満たしたとき
に、上記入力信号の現在のパラメータ値を新たなパラメ
ータ値に更新するパラメータ更新手段であって、上記新
たなパラメータ値に固定した入力信号を用いたときに、
上記取得手段において、所定の基準センサ出力値にほぼ
等しい上記センサ出力値が取得されるようになる上記新
たなパラメータ値を取得して更新するパラメータ更新手
段と、を備えるガス検出装置である。

【０００９】本発明のガス検出装置では、ガスセンサ素
子のセンサ抵抗値がドリフトにより変化してセンサ出力
値に偏りが生じた場合でも、濃度低信号を発生している
期間のうち、更新条件を満たしたときに、取得手段にお
いてセンサ出力値として基準センサ出力値が取得される
ような新たなパラメータ値に更新する。このため、パラ
メータ値の更新後は、強制的にセンサ出力値が基準セン
サ出力値に等しくなるようにされる。従って、その後ガ
ス検知を再開すると、特定ガスの濃度変化があった場合
に、センサ出力値の変化幅を大きく採れるから、適切に
特定ガスの検出を行うことができる。しかも、この新た
なパラメータ値は、現在の値から徐々に変化させるので
はない。つまり、新たなパラメータ値を用いたとする
と、センサ出力値は基準センサ出力値に等しくなるよう
な、そういう新たなパラメータ値を取得し、それを用い
る。このため、一挙にパラメータ値が更新され、これに
よって、得られるセンサ出力値も基準センサ出力値に等
しい値にさせられる。従って、パラメータ値の更新に伴
うガス検知の困難期間を短くすることができる。また、
本発明では、濃度低信号発生手段で濃度低信号を発生し
ているタイミングで更新を行う。濃度高信号を発生して
いる期間など、濃度低信号発生手段で濃度低信号を発生
していない期間には、センサ出力値が偏った値となって
いる場合であっても、その偏りがセンサ抵抗値のドリフ
トによって生じたのか、ガス濃度の上昇あるいは減少に
よって生じたのかの判断ができない。また、この期間に
パラメータ値の更新をすると、センサ出力値が変動する
ため、濃度低下によるセンサ出力値の変動を見逃し、濃
度低下の検知ができない危険もあるからである。

【００１０】さらに、上記ガス検出装置であって、前記
センサ抵抗値が上昇したときに前記センサ出力値が変化
する方向を第１方向とし、その逆方向を第２方向とした
とき、前記パラメータ更新手段における前記更新条件を
満たしたときとは、前記センサ出力値が第１所定期間に
わたって第１限界値よりも第１方向側の値となったと
き、及び、前記センサ出力値が第２所定期間にわたって
第２限界値よりも第２方向側の値となったとき、のいず
れかを満たしたときであるガス検出装置とすると良い。

【００１１】一般に、ガス濃度が低いと判断されて濃度
低信号が出されている期間であっても、ノイズなどの影
響でセンサ出力値が一時的に第１限界値よりも第１方向
側の値となる（例えば第１限界値を上回る）あるいは一
時的に第２限界値よりも第２方向側の値となる（例えば
第２限界値を下回る）ことは有り得ると考えられる。し
かるに、これに対し、センサ出力値が第１所定期間にわ
たって第１限界値よりも第１方向側の値となる状態が継
続した場合や、センサ出力値が第２所定期間にわたって
第２限界値よりも第２方向側の値となる状態が継続した
場合には、もはやこのようなノイズ等の影響ではなく、
センサ抵抗値がドリフトによって大きく変動したため
に、センサ出力値が第１所定期間にわたって第１限界値
よりも第１方向側の値となり、あるいは第２所定期間に
わたって第２限界値よりも第２方向側の値となったと判
断できる。本発明のガス検出装置では、更新条件として
上記条件を採用したから、センサ抵抗値がドリフトした
ときには、パラメータ値が一挙に更新されてセンサ出力
値が基準センサ出力値に等しくなるように調整される。
従って、その後ガス検知を再開すると、特定ガスの濃度
変化があった場合に、センサ出力値の変化幅を大きく採
れるから、再び、適切に特定ガスの検出を行うことがで
きる。一方、ノイズなどによってパラメータ値を誤って
更新することが無い。なお、第１所定期間と第２所定期
間の長さは、異なっていても良い。

【００１２】さらに他の解決手段は、特定ガスの濃度に
応じてセンサ抵抗値が変化するガスセンサ素子を用いる
ガス検出装置であって、センサ出力値を取得する取得手
段であって、上記センサ抵抗値の変化及び上記取得手段
に入力される入力信号におけるパラメータ値の変化に応
じて変化するセンサ出力値を、上記入力信号のパラメー
タ値を固定した状態で、所定サイクル時間毎に取得する
取得手段と、上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの
濃度の高低を検知する濃度検知手段と、上記特定ガスの
濃度が低いときに濃度低信号を発生する濃度低信号発生
手段と、上記ガス検出装置の起動に続く初期期間の経過
後、上記濃度低信号を発生している期間において、更新
条件を満たしたときに、上記入力信号の現在のパラメー
タ値を新たなパラメータ値に更新するパラメータ更新手
段であって、上記センサ抵抗値が上昇したときに上記セ
ンサ出力値が変化する方向を第１方向とし、その逆方向
を第２方向としたとき、上記センサ出力値が第１所定期
間にわたって第１限界値よりも第１方向側の値となった
ときには、上記取得手段において、上記新たなパラメー
タ値に固定した入力信号を用いたときに、所定の基準セ
ンサ出力値にほぼ等しい上記センサ出力値が取得される
ようになる上記新たなパラメータ値を取得して更新し、
前記センサ出力値が第２所定期間にわたって第２限界値
よりも第２方向側の値となったときには、上記取得手段
において、現在の上記センサ出力値よりも基準センサ出
力値に近いセンサ出力値が取得されるように、上記現在
のパラメータ値を徐々に更新するパラメータ更新手段
と、を備えるガス検出装置である。

【００１３】パラメータ値を更新するに当たり、値を一
挙に大きく変えて取得されるセンサ出力値を基準センサ
出力値に等しくしようとする場合、ガスセンサ素子の特
性のバラツキや取得手段におけるコンデンサ、抵抗その
他の電子部品の特性のバラツキなどが大きいときには、
部品の組み合わせなどによっては、基準センサ出力値を
飛び超えて更新前とは逆側に偏った値にまでセンサ出力
値が変化させられてしまうことがあり得る。すると、再
びパラメータ値の更新が行われることがあり、これらが
繰り返されると基準センサ出力値にほぼ等しいセンサ出
力値を得ることができなかったり、得るのに異常に長い
時間が掛かる事態が発生する危険がある。本発明のガス
検出装置では、センサ出力値が第１所定期間にわたって
第１限界値よりも第１方向側の値となったときは、パラ
メータ値を一挙に変化させて更新する。一方、センサ出
力値が第２所定期間にわたって第２限界値よりも第２方
向側の値となったときには、パラメータ値を徐々に変化
させて更新する。従って、上記のような事態になること
が無く、ガスセンサ素子や取得手段の電子部品の特性の
バラツキが有っても、適切なパラメータ値に収束させる
ことができる。しかも、ガスセンサ素子（とりわけＷＯ
３からなるガスセンサ素子）は、起動後、センサ抵抗値
が上昇する方向に変化しながら安定する傾向があるの
で、たとえ初期期間の経過後でも、センサ出力値が第１
所定期間にわたって第１限界値よりも第１方向側の値と
なってパラメータ値を更新する機会が、逆の場合に比し
て多い傾向にある。従って、更新する機会が多い方につ
いて、パラメータ値を一挙に変化させて更新するように
したので、更新時のガス検出困難期間を短くすることが
でき都合がよい。

【００１４】さらに、上記いずれか１項に記載のガス検
出装置であって、前記パラメータ更新手段は、前記新し
いパラメータ値を、現在の前記センサ出力値と前記現在
のパラメータ値とを用いて取得するガス検出装置とする
と良い。

【００１５】本発明のガス検出装置では、新しいパラメ
ータ値を、現在のセンサ出力値と現在のパラメータ値と
を用いて取得するので適切に、新しいパラメータ値を得
ることができる。なお、新しいパラメータ値（例えば新
しいデューティ比）を取得する手法としては、算出式か
らの算出や数値マップからの選択などにより直接に更新
すべきパラメータ値を得る手法のほか、現在のパラメー
タ値から算出式やマップなどにより、変更すべき量を求
めることで、間接的に（結果として）新しいパラメータ
値を得る場合も含まれる。

【００１６】さらに、上記ガス検出装置であって、前記
パラメータ更新手段は、所定の算出式に従い、前記現在
のセンサ出力値と前記現在のパラメータ値とを用いて更
新すべき前記新たなパラメータ値を得るガス検出装置と
するのが好ましい。

【００１７】本発明のガス検出装置では、所定の算出式
を用いたので、更新すべき新たなパラメータ値を得るの
に、ガス検出装置で消費するメモリが少なくても、パラ
メータ値を得ることができる。従って、安価にできる。

【００１８】あるいは、前記ガス検出装置であって、前
記パラメータ更新手段は、前記現在のセンサ出力値と前
記現在のパラメータ値とに対応づけて更新すべき前記新
たなパラメータ値を複数記憶した記憶手段と、上記現在
のセンサ出力値及び上記現在のパラメータ値に基づい
て、これに対応する上記パラメータ値を上記記憶手段か
ら選択して得るガス検出装置とするのが好ましい。

【００１９】本発明のガス検出装置では、記憶手段を用
いたので、ガス検出装置でメモリを多く消費するもの
の、容易にパラメータ値を得ることができる。また算出
式の導出、関数化等の作業が不要である。

【００２０】さらに、上記いずれか１項に記載のガス検
出装置であって、前記ガスセンサ素子は、前記特定ガス
が無いときの上記センサ抵抗値を零点センサ抵抗値Ｒ０
とし、その後上記特定ガスの濃度を所定値としたときの
上記センサ抵抗値を第１センサ抵抗値Ｒ１としたとき、
比Ｒ１／Ｒ０が、上記零点センサ抵抗値Ｒ０の変化に拘
わらず、ほぼ一定に保たれる特性を有し、前記取得手段
は、前記パラメータ値を一定として、前記センサ抵抗値
の対数値と前記センサ出力値との関係をグラフ化したと
きに、単調に変化し、上記パラメータ値によらず、グラ
フの形状がほぼ同一となる上記センサ出力値の範囲を有
する特性を備え、前記基準センサ出力値は、上記グラフ
の形状がほぼ同一となるセンサ出力値の範囲内の値であ
るガス検出装置とすると良い。

【００２１】本発明のガス検出装置では、ガスセンサ素
子として、ドリフトによって特定ガスが無い（例えば、
ガス濃度が０ｐｐｍ）のときの零点センサ抵抗値Ｒ０が
変動しても、特定ガスの濃度を所定値（例えば１ｐｐ
ｍ）としたときの第１センサ抵抗値Ｒ１との比Ｒ１／Ｒ
０が、ほぼ一定となる特性を有するガスセンサ素子を用
いる。しかも、パラメータ値を一定として、センサ抵抗
値の対数値とセンサ出力値の関係をグラフに表したと
き、各パラメータ値についてのグラフの形状が、パラメ
ータ値によらず、ほぼ同一となるセンサ出力値の範囲を
有する。つまり、具体的に言うと、片対数グラフを用
い、対数軸にセンサ抵抗値を割り当ててセンサ出力値と
の関係をグラフに表したとき、パラメータ値を一定とし
た各グラフは、特定のセンサ出力値の範囲で形状がほぼ
同じとなる（例えば、図３におけるセンサ電圧値２．０
〜２．５Ｖの範囲）。また、基準センサ出力値は、この
範囲内の値とされている。

【００２２】本発明のガス検出装置では、ガスセンサ素
子のセンサ抵抗値がドリフトによって変動した場合で
も、濃度低信号発生時で更新条件を満たしたときに、パ
ラメータ更新手段でパラメータ値を更新し、強制的にセ
ンサ出力値として基準センサ出力値が取得されるように
する。換言すればセンサ抵抗値が零点センサ抵抗値Ｒ０
となっているときに、パラメータ値を更新して、センサ
出力値を所定の基準センサ出力値に合わせ込む。このた
め、その後、特定ガスの濃度が上昇したとき、パラメー
タ値の値に違いがあっても、得られるセンサ出力値はほ
ぼ同じ値となる。ガスセンサ素子が、比Ｒ１／Ｒ０が一
定となる性質を有しているため、及びセンサ抵抗値の対
数値とセンサ出力値との関係のグラフが、特定のセンサ
出力値の範囲でパラメータ値によらずほぼ同一であるた
めである。センサ抵抗値ａ，ｂ，ｃ，ｄについて、ａ／
ｂ＝ｃ／ｄであるとき、片対数グラフで表すと、センサ
抵抗値ａ，ｂ同士間の距離と、センサ抵抗値ｃ，ｄ同士
間の距離とは同じとなる（logａ−logｂ＝log(ａ／ｂ)
＝log(ｃ／ｄ)＝logｃ−logｄである）からである。

【００２３】具体例で説明する（図３参照）。ガスセン
サ素子として、特定ガス濃度が０ｐｐｍのときＲ０＝１
０ｋΩであり、濃度１ｐｐｍのときＲ１＝１５ｋΩとな
るが、ドリフトによってもしＲ０＝１００ｋΩとなった
場合には、Ｒ１＝１５０ｋΩなる特性のガスセンサ素子
を用いたとする。つまり、このガスセンサ素子は、１ｐ
ｐｍの濃度の場合には、Ｒ０の１．５倍のセンサ抵抗値
Ｒ１となる特性を備えるとする。ここで、特定ガスが無
い状態でＲ０＝１０ｋΩとなっているときに、入力信号
のパラメータ値を調整して（図３において、デューティ
比を９８．４０％とする）、強制的にセンサ出力値を基
準センサ出力値＝２．０Ｖとする。その後に特定ガス濃
度を１ｐｐｍとしたときには、Ｒ１＝１５ｋΩとなる。
このときのセンサ出力値＝２．５Ｖであったとする。

【００２４】その後、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が
ドリフトによって変動してしまい、零点センサ抵抗値Ｒ
０のときの値が１００ｋΩとなったとする。すると、セ
ンサ出力値は例えば４．０Ｖなど上限値に近い値に偏っ
てしまう。この状態で特定ガスの濃度が１ｐｐｍ（Ｒ１
＝１５０ｋΩ）となったとしても、センサ出力値は４．
３Ｖ程度にしかならないので、変化量が少なくなり適切
にガス検出ができないことがある。しかし、例えば入力
信号のデューティ比などのパラメータ値を更新する（図
３において、デューティ比を９．３６％にする）こと
で、強制的にセンサ出力値＝２．０Ｖとする。ここで、
パラメータ値を一定とした各グラフは、特定のセンサ出
力値の範囲で形状がほぼ同じとなるから、２．５Ｖがこ
の範囲内であるとすれば、Ｒ１＝１５ｋΩ（Ｒ０＝１０
ｋΩの１．５倍）のときにセンサ出力値＝２．５Ｖであ
ったのであるから、Ｒ１＝１５０ｋΩ（Ｒ０＝１００ｋ
Ωの１．５倍）となったときにも、センサ出力値＝２．
５Ｖとなる。つまり、ガスセンサ素子にドリフトが生じ
ても、このような調整後には、特定ガスの濃度変化によ
ってセンサ出力値は同様に変化することとなる。

【００２５】このため、あるガスセンサ素子を用いたガ
ス検出装置に着目すると、ドリフトによって零点センサ
抵抗値Ｒ０がどのような値となっていても、例えば特定
ガス濃度が１ｐｐｍとなったら同じセンサ出力値が得ら
れるようになるから、零点センサ抵抗値Ｒ０のドリフト
によらず、センサ出力値を用いて特定ガス濃度の高低を
検知することができる。

【００２６】さらに、上記ガス検出装置であって、前記
取得手段は、前記入力信号である、第１の電位状態と第
２の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号が入
力されるパルス入力点と、コンデンサと、上記パルス入
力点に上記第１の電位状態の信号が入力されている期間
に、充電用抵抗器を介して上記コンデンサを充電する充
電回路と、上記パルス入力点に上記第２の電位状態の信
号が入力されている期間に、放電用抵抗器を介して上記
コンデンサを放電させる放電回路と、を含み、上記充電
回路の充電用抵抗器及び放電回路の放電用抵抗器のいず
れかは前記ガスセンサ素子を含み、上記充電回路の充電
電流及び上記放電回路の放電電流のいずれかは上記ガス
センサ素子のセンサ抵抗値の変化に応じて変化し、上記
コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子におけ
るセンサ抵抗値の変化により電位が変化する動作点の電
位を用いて、前記センサ出力値を取得し、前記入力信号
のパラメータ値は、上記パルス入力点に入力される、上
記パルス信号の上記第１の状態と第２の状態とのデュー
ティ比であり、前記パラメータ更新手段は、上記デュー
ティ比を更新するガス検出装置とすると良い。

【００２７】本発明のガス検出装置では、入力信号をパ
ルス信号とし、そのデューティ比をパラメータ値とする
と、取得手段におけるセンサ抵抗値とセンサ出力値（動
作点の電位）との関係は、パラメータ値を一定として、
センサ抵抗値の対数値とセンサ出力値との関係をグラフ
化したときに、単調に変化し、パラメータ値（デューテ
ィ比）によらず、グラフの形状がほぼ同一となるセンサ
出力値の範囲を有する特性を持つ。このため、簡単な構
成で、零点センサ抵抗値Ｒ０のドリフトによらず、セン
サ出力値を用いて特定ガス濃度の高低を検知することが
できる。

【００２８】さらに、上記いずれか１項に記載のガス検
出装置であって、前記初期期間において、初期更新条件
を満たしたときに、前記取得手段において、現在の前記
センサ出力値よりも基準センサ出力値に近いセンサ出力
値が取得されるように、前記現在のパラメータ値を徐々
に更新する初期パラメータ更新手段を備えるガス検出装
置とすると良い。

【００２９】一般に初期期間中は、ヒータの加熱により
ガスセンサ素子の温度が大きく変動するなどにより、そ
のセンサ抵抗値が大きく変動する。このため、初期期間
の経過後とは異なり、センサ出力値が基準センサ出力値
になるようにパラメータ値を一挙に変更したとしても、
狙い通りにセンサ出力値を基準センサ出力値にあるいは
それに近い値にできるとは限らない。むしろ困難であ
り、適切なパラメータ値に収束できない危険性がある。
本発明のガス検出装置では、初期期間には入力信号のパ
ラメータ値を新たなパラメータ値に徐々に更新するの
で、パラメータ値を適切な値に収束することができる。

【００３０】さらに、上記いずれか１項に記載のガス検
出装置を含む車両用オートベンチレーションシステムと
すると良い。

【００３１】この車両用オートベンチレーションシステ
ムでは、センサ抵抗値のドリフトによるセンサ出力値が
偏ったときに、パラメータ値一挙に更新することで、相
対的に短時間でガス検知を再開できるから、適切なフラ
ップの開閉を行うことができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の第１の実
施形態について、図１〜図８に示す図面等を参照しつつ
説明する。図１は、本実施形態１にかかるガス検出装置
１０及び車両用オートベンチレーションシステム１００
の概略を示す構成図である。このシステム１００は、特
定ガスの濃度変化に応じて濃度信号ＬＶを出力するガス
検出装置１０と、フラップ３４を回動させて、内気取り
入れ用ダクト３２及び外気取り入れ用ダクト３３のいず
れかをダクト３１に接続させる換気系３０と、濃度信号
ＬＶに従って換気系３０のフラップ３４を制御する電子
制御アセンブリ２０とを備える。

【００３３】ガス検出装置１０は、ガスセンサ素子１を
含むセンサ抵抗値変換回路２と、その出力であるセンサ
電圧値ＶｓをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ１５とマ
イクロコンピュータ１６とを有する。ガスセンサ素子１
は、特定ガスの濃度によってそのセンサ抵抗値Ｒｓが変
化する、具体的には、ＮＯｘ等の酸化ガスの濃度が上昇
するとそのセンサ抵抗値Ｒｓが高くなる、ＷＯ３からな
る酸化物半導体系のガスセンサ素子である。なお、本実
施形態１に用いるガスセンサ素子１は、特定ガスの濃度
に応じてセンサ抵抗値Ｒｓが変化するほか、温度・湿度
などの環境変化によっても変化（ドリフト）する。セン
サ抵抗値Ｒｓの変化の範囲は、通常１ｋΩ〜１０ＭΩの
範囲で変化するものである。

【００３４】センサ抵抗値変換回路２は、ガスセンサ素
子１を駆動して、この素子１のセンサ抵抗値Ｒｓの変化
に応じた下記する動作点Ｐｄの電圧（センサ電圧値Ｖ
ｓ）を得るための回路であり、後述するようなパルス信
号Ｓｃを入力するパルス入力端子７と、センサ出力端子
８とを有する。このパルス入力端子７には、抵抗値Ｒｃ
（本実施形態では１００ｋΩ）の固定抵抗器５とダイオ
ード６が直列に接続され、静電容量Ｃ（本実施形態では
１μＦ）を有し一端４Ｂが接地されたコンデンサ４の他
端４Ａと接続している。さらに、上記したガスセンサ素
子１は、このコンデンサ４と並列に配置され、その一端
１Ｂが接地され、他端１Ａがコンデンサ４の他端４Ａと
接続している。なお、この接続点が、センサ抵抗値Ｒｓ
の変化によってその電位が変化する動作点Ｐｄである。
センサ出力端子８にはこの動作点Ｐｄの電位（センサ電
圧値Ｖｓ）が導かれている。また、ダイオード６は、コ
ンデンサ４をカソードとした向きで接続されている。

【００３５】このセンサ電圧値ＶｓをＡ／Ｄコンバータ
１５で所定間隔毎（本実施形態では0.4sec毎）にＡ／Ｄ
変換して、デジタル値のセンサ出力値Ｓ（ｎ）とする。
ｎは順序を表す一連の整数である。その後、マイクロコ
ンピュータ１６の入力端子１７に入力する。マイクロコ
ンピュータ１６は、公知の構成である演算を行うマイク
ロプロセッサ、プログラムやデータを一時記憶しておく
ＲＡＭ、プログラムやデータを保持するＲＯＭなどを含
む。なお、Ａ／Ｄコンバータ１５をも含む構成とするこ
ともできる。このセンサ出力値S(n)を後述するフローに
従ってマイクロコンピュータ１６で処理することによ
り、ガスセンサ素子１６のセンサ抵抗値Ｒｓやその変化
などからＮＯｘなど酸化性ガスの濃度を算出する。Ａ／
Ｄコンバータ１５は、０〜５Ｖを８ビットのデジタル値
に変換するものであり、分解能は約２０ｍＶ（≒５Ｖ／
２⁸＝１９．５ｍＶ）である。

【００３６】さらにこのマイクロコンピュータ１６の出
力端子１８からは、電子制御アセンブリ２０を制御する
ための濃度高信号と濃度低信号のいずれかの濃度信号Ｌ
Ｖが出力される。この電子制御アセンブリ２０は、自動
車の内気循環及び外気取り入れを制御する換気系３０の
フラップ３４を制御するものである。この換気系３０
は、本実施形態では具体的には、自動車室内につながる
ダクト３１に、二股状に接続された、内気を取り入れ循
環させる内気取り入れ用ダクト３２と外気を取り入れる
外気取り入れ用ダクト３３とを切り替えるフラップ３４
を制御するものである。電子制御アセンブリ２０のう
ち、フラップ駆動回路２１は、マイクロコンピュータ１
６の出力端子１８からの濃度信号ＬＶ、本実施形態に即
して言えば、ＮＯｘなどの酸化性ガス成分の濃度が上昇
したか下降したかを示す濃度信号ＬＶに従って、アクチ
ュエータ２２を作動させフラップ３４を回動させて、内
気取り入れ用ダクト３２及び外気取り入れ用ダクト３３
のいずれかをダクト３１に接続させる。

【００３７】例えば、図２のフローチャートに示すよう
に、ステップＳ１で初期設定を行った後、ステップＳ２
で濃度レベル信号ＬＶを取得し、ステップＳ３で濃度信
号ＬＶが濃度高信号であるか否か、つまり濃度高信号発
生中であるか否かを判断する。ここで、Ｎｏつまり濃度
低信号発生中の場合には、特定ガスの濃度が低いのであ
るから、ステップＳ４において、フラップ３４の全開を
指示する。これにより、フラップ３４が回動して、外気
取り入れ用ダクト３３がダクト３１に接続され、外気が
車室内に取り入れられる。一方、ステップＳ３において
Ｙｅｓつまり濃度高信号発生中の場合には、車室外の特
定ガスの濃度が高いのであるから、ステップＳ５におい
て、フラップ３４の全閉を指示する。これにより、フラ
ップ３４が回動して、内気取り入れ用ダクト３２がダク
ト３１に接続され、外気導入が遮断されると共に、内気
循環となる。

【００３８】ダクト３１内には、空気を圧送するファン
３５が設置されている。なお、フラップ駆動回路２１
は、濃度信号ＬＶだけに応じてフラップ３４を開閉する
ようにしても良いが、例えば、マイクロコンピュータな
どを用い、ガス検出装置１０による濃度信号ＬＶの他、
図１中破線で示すように、例えば室温センサや湿度セン
サ、外気温センサなどからの情報をも加味して、フラッ
プ３４を開閉するようにしても良い。

【００３９】さらに、マイクロコンピュータ１６は、そ
の制御出力端子１６ＣＴから、後述するフローチャート
に従って決定されるデューティ比ＤＴを有するパルス信
号Ｓｃを出力する。このパルス信号Ｓｃによってセンサ
抵抗値変換回路２が駆動される。このパルス信号Ｓｃ
は、図１下方の円内に示すように、０Ｖ（接地電位）と
＋５Ｖとの２つの電位が交互に現れるパルス信号であ
り、繰り返し周波数ｆｐ（本実施形態ではｆｐ＝５ｋＨ
ｚ）であり、＋５Ｖ電位（第１の電位）を時間ｔ１継続
し、０Ｖ（第２の電位）を時間ｔ２継続する。従って、
このパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴ（％）は、ＤＴ
=１００×ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）で与えられる。ｔ１と
ｔ２の和が繰り返し周期Ｔｐ（＝ｔ１＋ｔ２）である。
本実施形態では、制御出力端子１６ＣＴとしてマイクロ
コンピュータ１６のオープンドレイン端子を用いた。な
お、マイクロコンピュータ１６等は、＋５Ｖの片電源で
駆動される。

【００４０】次いで、センサ抵抗値変換回路２の動作及
び特性について説明する。パルス信号Ｓｃのうち第１の
電位（ハイレベル）である＋５Ｖがパルス入力端子７に
印加されると、ダイオード６がＯＮして、固定抵抗器５
及びダイオード６を通じてコンデンサ４に充電される。
つまり、固定抵抗器５とダイオード６は、パルス入力端
子７が第１の電位状態にあるときに、コンデンサ４に充
電する充電回路を構成している。従って、この期間ｔ１
にはコンデンサ４の両端間の電圧（充電電圧）が上昇す
る。なお、この充電の時定数（第１の時定数）τ１は、
τ１＝Ｃ・Ｒｃ・Ｒｓ／（Ｒｃ＋Ｒｓ）である。一方、
パルス信号Ｓｃのうち第２の電位（ローレベル）である
０Ｖがパルス入力端子７に印加されると、ダイオード６
がＯＦＦするので、コンデンサ４に充電された電荷は、
ガスセンサ素子１を通じて放電される。つまり、コンデ
ンサ４と並列に接続されたガスセンサ素子１は、パルス
入力端子７が第２の電位状態にあるときに、コンデンサ
４を放電させる放電回路を構成している。したがって、
この期間ｔ２には、コンデンサ４の両端間の電圧（充電
電圧）が下降する。なお、この放電の時定数（第２の時
定数）τ２は、τ２＝Ｃ・Ｒｓである。

【００４１】このセンサ抵抗値変換回路２は以上のよう
に動作するので、パルス信号Ｓｃを繰り返し入力するこ
とで、時間ｔ１の間に充電される電荷と時間ｔ２の間に
放電される電荷とが均衡した定常状態となり、図１上方
の円内に示すように、センサ電圧値Ｖｓは、リップル電
圧Ｖｒの若干のリップルを有するものの、ほぼ一定値と
なる。ここで、パルス信号Ｓｃの周波数ｆｐは、リップ
ル電圧ＶｒがＡ／Ｄ変換回路１９の分解能約２０ｍＶを
下回るような十分高い周波数に設定するのが好ましく、
そこで本実施形態では、上記したようにｆｐ＝５ｋＨｚ
としている。このため、リップル電圧Ｖｒによるセンサ
出力値Ｓ（ｎ）の変動が生じない。

【００４２】なお、リップル分を除去するため、Ａ／Ｄ
コンバータ１５とセンサ出力端子８との間に低域フィル
タを介在させても良い。このようにすると、センサ電圧
値Ｖｓに重畳されるノイズをも除去できるので、ノイズ
の多い環境で使用する場合には特に好ましい。

【００４３】次いで、このセンサ抵抗値変換回路２につ
いて、ガスセンサ素子１のセンサ抵抗値Ｒｓを変化させ
た場合のセンサ電圧値Ｖｓ（センサ出力値Ｓ（ｎ））の
変化を図３に示す。パラメータとしてパルス信号Ｓｃの
デューティ比ＤＴ（％）を用いている。なお、実際に
は、ガスセンサ素子１に代えて、可変抵抗器を図１に示
す回路に取り付けて、センサ電圧値Ｖｓを測定した。容
易に理解できるように、パルス信号Ｓｃのデューティ比
ＤＴが一定でも、センサ抵抗値Ｒｓが変化すると、セン
サ電圧値Ｖｓが変化する。センサ抵抗値Ｒｓが大きくな
ると放電の時定数τ２が大きくなって放電されにくくな
り、再び充電される電荷と放電される電荷とが均衡する
まで、コンデンサ４の充電電圧が高くなるからである。

【００４４】なお、上記したように、パルス信号の周波
数ｆｐ＝５ｋＨｚ、固定抵抗器５の抵抗値Ｒｃ＝１００
ｋΩ、コンデンサ１４の静電容量Ｃ＝１μＦである。こ
のグラフから判るように、デューティ比ＤＴを一定とし
た場合、センサ抵抗値Ｒｓの増加に応じてセンサ電圧値
Ｖｓが単調かつ緩やかに増加している。このため、印加
しているパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを一定値に
固定しておけば、センサ抵抗値Ｒｓの変化が、センサ電
圧値Ｖｓ及びこれをＡ／Ｄ変換したセンサ出力値Ｓ
（ｎ）の変化に反映されるから、センサ出力値Ｓ（ｎ）
によって、特定ガスの濃度変化を検知することができ
る。また、グラフから容易に理解できるように、このセ
ンサ抵抗値変換回路２を用いれば、適切なデューティ比
ＤＴを設定することで、センサ抵抗値Ｒｓが数桁（例え
ば１ｋΩ〜１０ＭΩまで４桁）分変化しても、測定可能
であることが判る。

【００４５】その上、このグラフは、ガスセンサ素子１
のセンサ抵抗値Ｒｓが温度や湿度などの環境によって大
きく変化（ドリフト）した場合にも、パルス信号Ｓｃの
デューティ比ＤＴを変化させることで、センサ電圧値Ｖ
ｓを適当な範囲に変化させて、精度良く酸化性ガスの濃
度変化を検出できることを示している。例えば、デュー
ティ比ＤＴ＝５０％のパルス信号Ｓｃをセンサ抵抗値変
換回路２に入力していたときに、センサ抵抗値Ｒｓが環
境の変化で１００ｋΩ以上の値に変化した場合（Ｒｓ＞
５００ｋΩ）を想定する。この場合には、センサ電圧値
Ｖｓ約４．４Ｖの高い値に偏ってしまう。この状態でさ
らに酸化性ガスの濃度が増えたためにセンサ抵抗値Ｒｓ
が若干上昇したとしても、グラフの傾きが小さいのでセ
ンサ電圧値Ｖｓの変化が小さく、正確に酸化性ガスの濃
度変化を検知することは難しい。

【００４６】これに対し、パルス信号Ｓｃのデューティ
比ＤＴをＤＴ＝３．１２％に変更すると、センサ電圧値
Ｖｓは約２．６Ｖになり、グラフの傾きも大きくなる。
このため、この状態でさらに酸化性ガスの濃度が増えて
センサ抵抗値Ｒｓが若干上昇すると、センサ電圧値Ｖｓ
が大きく変化する。従って、正確に特定ガスの濃度変化
を検知することができる。つまり、このようにしてパル
ス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変化させることで、セ
ンサ電圧値Ｖｓをガス検知処理の容易な範囲内にしてお
くことができ、酸化性ガス（特定ガス）の濃度変化を精
度良く検知することができる。さらに、ガスセンサ素子
１の特性にバラツキがある場合にも、パルス信号Ｓｃの
デューティ比ＤＴを変化させることで、バラツキを吸収
して測定可能であることも判る。

【００４７】上記説明から理解できるように、このガス
検出装置１０では、センサ抵抗値Ｒｓが上昇したとき、
センサ出力値Ｓ（ｎ）は増加する方向に変化する。従っ
て、本実施形態において、センサ出力値Ｓ（ｎ）（セン
サ電圧値Ｖｓ）が増加する方向が第１方向であり、減少
する方向が第２方向である。また、センサ出力値Ｓ
（ｎ）はセンサ電圧値ＶｓをＡ／Ｄ変換して得た値（デ
ジタル値）であるため、このセンサ出力値Ｓ（ｎ）を用
いて説明すると大小関係が判りにくくなる場合がある。
そこで、センサ出力値Ｓ（ｎ）に代えて、対応するセン
サ電圧値Ｖｓの値を用いて説明することがある。

【００４８】ところで、ガスセンサ素子１は、酸化性ガ
スが無いときのセンサ抵抗値Ｒｓを零点センサ抵抗値Ｒ
０とし、その後、酸化性ガスガスの濃度を所定値とした
ときのセンサ抵抗値を第１センサ抵抗値Ｒ１としたと
き、比Ｒ１／Ｒ０が、零点センサ抵抗値Ｒ０の変化に拘
わらず、ほぼ一定に保たれる特性を有することが判って
いる。従って、酸化性ガスが無い（例えば、酸化性ガス
濃度が０ｐｐｍ）環境下での零点センサ抵抗値Ｒ０が、
湿度等によるドリフトによって変動しても、その後、酸
化性ガスの濃度を所定値（例えば１ｐｐｍ）としたとき
の第１センサ抵抗値Ｒ１との比Ｒ１／Ｒ０が、ドリフト
しなかった場合とほぼ一定となる特性を有する。従っ
て、例えば、酸化性ガスの濃度が１ｐｐｍの時の比Ｒ１
／Ｒ０が、１．５のガスセンサ素子の場合、零点センサ
抵抗値Ｒ０＝１０ｋΩであった場合、その後酸化性ガス
濃度が１ｐｐｍになると、第１センサ抵抗値Ｒ１＝１５
ｋΩになる。また、ドリフトによってある時、零点セン
サ抵抗値Ｒ０＝１００ｋΩであった場合、その後酸化性
ガス濃度が１ｐｐｍになると、第１センサ抵抗値Ｒ１＝
１５０ｋΩになる。

【００４９】一方、デューティ比ＤＴが異なる各グラフ
について、例えば、センサ電圧値Ｖｓ＝２．０〜２．５
Ｖの範囲を見ると、いずれのグラフについても、ほぼ同
じ形状、具体的には、ほぼ同じ傾きの直線になっている
ことが判る。このため、デューティ比ＤＴ＝９８．４０
％のグラフで見ると、センサ抵抗値１０ｋΩの場合には
センサ電圧値Ｖｓ＝２．０Ｖとなり、センサ抵抗値１５
ｋΩの場合にはセンサ電圧値Ｖｓ＝２．５Ｖとなる。ま
た、デューティ比ＤＴ＝９．３６％のグラフで見ると、
センサ抵抗値１００ｋΩの場合にセンサ電圧値Ｖｓ＝
２．０Ｖとなり、センサ抵抗値１５０ｋΩの場合にセン
サ電圧値Ｖｓ＝２．５Ｖとなる。従って、零点センサ抵
抗値Ｒ０＝１０ｋΩであった場合に、センサ電圧値Ｖｓ
＝２．０Ｖとなるようにパルス信号Ｓｃのデューティ比
をＤＴ＝９８．４０％にしておけば、酸化性ガス濃度が
１ｐｐｍになると、センサ電圧値Ｖｓ＝２．５Ｖとな
る。

【００５０】一方、零点センサ抵抗値Ｒ０＝１００ｋΩ
であった場合に、センサ電圧値Ｖｓ＝２．０Ｖとなるよ
うにパルス信号Ｓｃのデューティ比をＤＴ＝９．３６％
にしておけば、酸化性ガス濃度が１ｐｐｍになると、セ
ンサ電圧値Ｖｓは、同じくＶｓ＝２．５Ｖとなる。この
ことから、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを適切に
選択して、センサ電圧値Ｖｓが２．０〜２．５Ｖの範
囲、あるいはその近傍の値となるようにしておけば、た
とえドリフトによって零点センサ抵抗値Ｒ０が変動して
も、酸化性ガスの濃度変化によるセンサ電圧値Ｖｓの変
化量がほぼ同じとなることが判る。このため、このセン
サ電圧値Ｖｓ（センサ出力値Ｓ（ｎ））を用いれば、ド
リフトの有無に拘わらず、同様の精度で酸化性ガスを検
知できることになる。

【００５１】次いで、本実施形態のガス検出装置１０の
動作について、図４〜図８に示すフローチャートを参照
して説明する。まず図４に示すメインルーチンのフロー
チャートを用いて、その処理の概要を説明する。自動車
のエンジンが始動すると、ガス検出装置１０の制御フロ
ーが開始される。まず、ステップＳ１０において、初期
設定がなされ、初期期間経過後、ステップＳ２０のガス
検知処理において、センサ出力値Ｓ（ｎ）を用いてガス
の濃度変化の有無が検出される。さらに、ステップＳ３
０では、濃度低信号の発生中であるか否かを判断し、発
生中（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ４０に進む。一
方、発生していない場合（Ｎｏ）にはステップＳ２０の
ガス検知処理に戻る。後述するように、ガス濃度が高く
なった場合には、センサ電圧値Ｖｓ（センサ出力値Ｓ
（ｎ））の変動の中にガス濃度の変化による成分が含ま
れており、ドリフトによるセンサ電圧値Ｖｓ（センサ出
力値Ｓ（ｎ））の変動を分離することができない。この
ため、濃度低信号が発生していないときには、デューテ
ィ比ＤＴの更新を行わないようにするためである。さら
に、ステップＳ４０では、デューティ比更新可能か否
か、つまりデューティ比ＤＴを現在の設定値から新たな
値に更新できる余地があるか否かを判断する。本実施形
態のガス検出装置では、設定しうる最大のデューティ比
（98.40%)及び最小のデューティ比（1.58%)がある。従
って、現在の設定値が最大のデューティ比である場合に
これよりも大きなデューティ比に更新しようとするこ
と、あるいは現在の設定値が最小のデューティ比である
場合にこれよりも小さなデューティ比に更新しようとす
ることは、原理的に不可能である。従って、このような
場合（Ｎｏ）には、ステップＳ５０に進まず、ステップ
Ｓ２０のガス検知処理に戻る。

【００５２】次いで、ステップＳ５０では、合わせ込み
の要否を判断する。さらに、ステップＳ６０で必要に応
じてデューティ比ＤＴを更新し、ステップＳ２０のガス
検知処理に戻る。かくして、必要に応じてパルス信号Ｓ
ｃのデューティ比ＤＴを更新しながら、ガス検知処理を
行えるから、湿度等によりセンサ抵抗値Ｒｓにドリフト
が生じても、適切なセンサ出力値Ｓ（ｎ）が得られる範
囲で、その処理を行うことができる。このため、適切に
ガス濃度変化を検知することができる。

【００５３】次いで、各ステップの詳細について説明す
る。まず、ステップＳ１０に相当する初期設定のサブル
ーチンを、図５を用いて説明する。自動車の起動直後な
どの初期段階では、ヒータによる加熱でガスセンサ素子
１の温度が急激に上昇するため、そのセンサ抵抗値Ｒｓ
も大きく変動する、一般的には一旦低下してから上昇す
る。そこで、ガスセンサ素子１の温度がほぼ定常温度と
なり、センサ抵抗値がほぼ安定するまでの期間は、初期
期間として、別途の処理を行うこととしている。まずス
テップＳ１１では、各種の初期設定を行う。メモリの初
期化したり、ガスセンサ素子１を加熱するヒータ（図示
しない）に電流を流す等の処理である。その後、ステッ
プＳ１２で、記憶されていた初期デューティ比ＤＴｓを
用いて、このデューティ比ＤＴｓを有するパルス信号Ｓ
ｃをセンサ抵抗値変換回路２のパルス入力端子７に印加
する。これにより、センサ抵抗値Ｒｓに応じたセンサ電
圧値Ｖｓが発生するので、ステップＳ１３でこれを取り
込み、センサ出力値Ｓ（ｎ）を得る。

【００５４】次いで、ステップＳ１４では、Ｓ（ｎ）≧
ＳＢ＋△Ｓ１の式により、Ｓ（ｎ）を比較する。ここ
で、基準センサ出力値ＳＢは、具体的には、基準センサ
電圧値Ｖｓｂ＝２．０ＶをＡ／Ｄ変換したときの値に相
当する。また、第１所定値△Ｓ１は、ドリフトによりセ
ンサ出力値Ｓ（ｎ）が増加する方向に変化した場合に、
デューティ比ＤＴの更新を行うか否かを決定する値であ
る。従って、例えば、Ｖｓ＝３．０ＶをＡ／Ｄ変換した
値が、Ｓ（ｎ）＝ＳＢ＋△Ｓ１に相当する。Ｓ（ｎ）≧
ＳＢ＋△Ｓ１（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ１６に進
み、Ｎｏの場合にはステップＳ１５に進む。ステップＳ
１５では、Ｓ（ｎ）≦ＳＢ−△Ｓ２の式により、Ｓ
（ｎ）を比較する。ここで、第２所定値△Ｓ２は、セン
サ出力値Ｓ（ｎ）が減少する方向に変化した場合に、デ
ューティ比ＤＴの更新を行うか否かを決定する値であ
る。従って、例えば、Ｖｓ＝１．０ＶをＡ／Ｄ変換した
値が、ＳＢ−△Ｓ２に相当する。さらに、Ｙｅｓの場合
にはステップＳ１７に進み、Ｎｏの場合には、メインル
ーチン（図４参照）に戻る。

【００５５】一方、ステップＳ１６では、パルス信号Ｓ
ｃのデューティ比ＤＴをＤＴ＝ＤＴ−△ＤＴによって更
新する。ここで、△ＤＴは変化分である。従って、デュ
ーティ比ＤＴは、△ＤＴ分だけ小さな値とされるので、
図３のグラフから容易に理解できるように、同じセンサ
抵抗値Ｒｓで比較すると、得られるセンサ電圧値Ｖｓが
更新前より小さな値となる。従って、センサ出力値Ｓ
（ｎ）も小さな値となる。ステップＳ１７では、これと
は逆に、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴをＤＴ＝Ｄ
Ｔ＋△ＤＴによって更新する。従って、デューティ比Ｄ
Ｔは、△ＤＴ分だけ大きな値とされるので、同じセンサ
抵抗値Ｒｓで比較すると、得られるセンサ電圧値Ｖｓが
更新前より大きな値となる。従って、センサ出力値Ｓ
（ｎ）も大きな値となる。ステップＳ１６，Ｓ１７の後
には、ステップＳ１８で安定待ちを行う。デューティ比
ＤＴの変更に伴って、センサ抵抗値変換回路２に過渡変
動が生じる。このため、センサ電圧値Ｖｓが安定するま
で待つのである。具体的には、０．８秒間待つ。その
後、ステップＳ１３に戻りセンサ出力値Ｓ（ｎ）を再び
取得する。かくして、パルス信号Ｓｃのデューティ比Ｄ
Ｔは、ＳＢ−△Ｓ２≦Ｓ（ｎ）≦ＳＢ＋△Ｓ１となるま
で、徐々にデューティ比ＤＴが変更される。

【００５６】次いで、ステップＳ２０に相当するガス検
知処理のサブルーチンを、図６を用いて説明する。まず
ステップＳ２１では、センサ信号つまりセンサ出力電位
Ｖｓを所定のサイクル時間ごとにＡ／Ｄ変換したセンサ
出力値Ｓ（ｎ）を順次読み込む。ステップＳ２２では、
ステップ６０の合わせ込み処理（詳細は後述する）にお
いて、安定待ちタイマをセットしたか否かを判断する。
上記したように、デューティ比ＤＴを変更すると、セン
サ抵抗値変換回路２に過渡変動が生じる。このため、セ
ンサ電圧値Ｖｓが安定するまでの期間に得られたセンサ
出力値Ｓ（ｎ）を用いて、ガス濃度変化を検知すること
は困難である。そこで、安定待ちの期間（安定待ちタイ
マがセットされている期間：Ｙｅｓ）はガス濃度変化の
検知処理を行わないようにしたためである。

【００５７】一方、ステップＳ２２でＮｏのときは、ス
テップＳ２３に進み、公知の手法で酸化性ガスの濃度の
変化を検知の処理を行い、メインルーチンに戻る。この
ステップＳ２３の詳細な内容は提示しないが、酸化性ガ
スの濃度が上昇するとセンサ出力値Ｓ（ｎ）が大きくな
り、濃度が低下するとセンサ出力値が小さくなる関係に
なっているので、センサ出力値の演算処理によって、酸
化性ガスの濃度変化を検知する。これにより、ガス濃度
が低い場合には、これを示す濃度低信号を発生し、逆に
ガス濃度の上昇を検知すると濃度低信号から濃度高信号
に切り換えるようにされている。具体的な演算処理の仕
方としては、過去のセンサ出力値と現在のセンサ出力値
との差分値（微分値）から濃度変化を検知するものが挙
げられる。また、センサ出力値の積分値を用いるもの、
移動平均値を用いるものなども挙げられる。さらに、
下式によって求めたベース値Ｂ（ｎ）を用いるものも挙
げられる。式：Ｂ（ｎ）＝Ｂ（ｎ−１）＋ｋ｛Ｓ（ｎ）
−Ｂ（ｎ−１）｝、ここで、係数ｋは、０＜ｋ＜１。あ
るいは、式：Ｂ（ｎ）＝Ｂ（ｎ−１）＋ｋ１｛Ｓ（ｎ）
−Ｂ（ｎ−１）｝−ｋ２｛Ｓ（ｎ）−Ｓ（ｎ−ｘ）｝、
ここで、第１係数ｋ１は０＜ｋ１＜１、第２係数ｋ２は
ｋ２＞０、ｘは正の整数（例えばｘ＝５）。例えば、セ
ンサ出力値Ｓ（ｎ）とこのベース値Ｂ（ｎ）との差分値
の大小判断から、濃度変化を検知する。

【００５８】次いで、ステップＳ５０に相当する合わせ
込み要否判断のサブルーチンを、図７を用いて説明す
る。まずステップＳ５１では、Ｓ（ｎ）≧ＳＢ＋△Ｓ１
の式により、Ｓ（ｎ）を比較する。ここで、基準センサ
出力値ＳＢ、及び第１所定値△Ｓ１は、初期設定（ステ
ップＳ１０）のサブルーチン（図５参照）と同様であ
る。Ｓ（ｎ）≧ＳＢ＋△Ｓ１（Ｙｅｓ）の場合にはステ
ップＳ５２に進み、Ｎｏの場合にはステップＳ５３に進
む。ステップＳ５２では、次述する引き下げタイマの計
時中であるか否かを判断する。計時中でない場合（Ｎ
ｏ）には、ステップＳ５５に進み、引き下げタイマの計
時を開始し、メインルーチンに戻る。一方、計時中（Ｙ
ｅｓ）の場合には、ステップＳ５４に進み、引き下げタ
イマが１００秒経過したか否かを判断する。１００秒経
過前の場合（Ｎｏ）には、そのままメインルーチンに戻
る。一方、１００秒経過した場合には、ステップＳ５６
で引き下げフラグをセットし、メインルーチンに戻る。
濃度低信号の発生中でありながら、つまり酸化性ガスが
無い状態でありながら、センサ出力値Ｓ（ｎ）が、１０
０秒間にわたってＳ（ｎ）≧ＳＢ＋△Ｓ１を維持し続け
たのであるから、センサ出力値Ｓ（ｎ）が大きな値とな
ったのは、ドリフトによるものであると考えられるから
である。そこで、後述する合わせ込み処理によってデュ
ーティ比ＤＴを引き下げるように、ステップＳ５６で引
き下げフラグをセットしたのである。一方、ステップＳ
５３では、引き下げタイマをリセットし、ステップＳ５
７に進む。Ｓ（ｎ）≧ＳＢ＋△Ｓ１の状態を１００秒間
維持できなかったのであるから、必ずしもセンサ出力値
Ｓ（ｎ）の上方への偏りがドリフトによるものとは言え
ないため、引き下げタイマをリセットしたのである。

【００５９】続いて、ステップＳ５７以降では、上記と
逆の処理を行う。即ち、ステップＳ５７では、Ｓ（ｎ）
≦ＳＢ−△Ｓ２の式により、Ｓ（ｎ）を比較する。ここ
で、基準センサ出力値ＳＢ及び第２所定値△Ｓ２は、初
期設定のサブルーチン（図５参照）と同様である。Ｓ
（ｎ）≦ＳＢ−△Ｓ２（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ
５８に進み、Ｎｏの場合にはステップＳ５９に進む。ス
テップＳ５８では、次述する引き上げげタイマの計時中
であるか否かを判断する。計時中でない場合（Ｎｏ）に
は、ステップＳ５Ｂに進み、引き上げタイマの計時を開
始し、メインルーチンに戻る。一方、計時中（Ｙｅｓ）
の場合には、ステップＳ５Ａで、引き上げタイマが５秒
経過したか否かを判断する。５秒経過前の場合（Ｎｏ）
には、そのままメインルーチンに戻る。一方、５秒経過
した場合には、ステップＳ５Ｃで引き上げフラグをセッ
トして、メインルーチンに戻る。濃度低信号の発生中で
ありながら、センサ出力値Ｓ（ｎ）が、５秒間にわたっ
てＳ（ｎ）≦ＳＢ−△Ｓ２を維持し続けたのであるか
ら、センサ出力値Ｓ（ｎ）が小さな値となったのは、ド
リフトによる可能性が高いと考えられるからである。一
方、ステップＳ５９では、引き上げタイマをリセット
し、メインルーチンに戻る。Ｓ（ｎ）≦ＳＢ＋△Ｓ２の
状態を５秒間維持できなかったのであるから、センサ出
力値Ｓ（ｎ）の下方への偏りがドリフトによるものとは
言えないためである。なお、上記では引き上げタイマが
５ｓｅｃ経過してからステップＳ５Ｃで引き上げフラグ
をセットするようにした。しかし、５ｓｅｃ待つまでも
なくドリフトであると判断できる場合には、図７に破線
で示すように、ステップＳ５７でＹｅｓと判断された
ら、直ちにステップＳ５Ｃで引き上げフラグをセット
し、ステップＳ５７でＮｏと判断されたら、直ちにメイ
ンルーチンに戻るようにしても良い。

【００６０】次いで、ステップＳ６０に相当する合わせ
込み処理のサブルーチンを、図８を用いて説明する。ま
ずステップＳ６１では、上記した合わせ込み要否判断
（ステップＳ５０、具体的にはステップＳ５６）におい
て、セットされた可能性のある引き下げフラグが実際に
セットされているか否かを判断する。セットされている
場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ６３に進み、セットさ
れていない場合にはステップＳ６２に進む。ステップＳ
６２では、同様に先のステップＳ５Ｃにおいて、セット
された可能性のある引き上げフラグが実際にセットされ
ているか否かを判断する。セットされている場合（Ｙｅ
ｓ）には、ステップＳ６３に進み、メインルーチンに戻
る。

【００６１】ステップＳ６３では、後述する安定待ちタ
イマが計時中であるか否か、つまり、デューティ比ＤＴ
が変更された直後で、センサ出力値Ｓ（ｎ）が安定する
までの待機している期間内であるか否かを判断する。計
時中（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ６４に進む。一
方、Ｎｏの場合には、ステップＳ６５に進み、以降でパ
ルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを更新する作業を進め
る。本実施形態では、ステップＳ６５で狙いのデューテ
ィ比ＤＴを算出する。センサ抵抗値変換回路２のコンデ
ンサ等の部品の容量や抵抗値は既知であるから、現在の
センサ出力値Ｓ（ｎ）、従って、この基となった現在の
センサ電圧値Ｖｓと、現在のデューティ比ＤＴとから、
現在のセンサ抵抗値Ｒｓが算出できる（図３のグラフ参
照）。従って、現在のセンサ抵抗値Ｒｓのとき、新たな
デューティ比（狙いデューティ比）の値を幾つとすれ
ば、基準センサ電圧値Ｖｓｂ＝２．０Ｖに等しいセンサ
電圧値Ｖｓ、及び基準センサ出力値ＳＢに等しいセンサ
出力値Ｓ（ｎ）を得ることができるかも算出することが
できる。さらに簡易には、現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）
と現在のデューティ比ＤＴとを与えて狙いデューティ比
ＤＴを得る算出式を設定しておくこともできる。本実施
形態では、この算出式により狙いデューティ比ＤＴを算
出する。このようにすると、算出式を記憶しておけば容
易に狙いデューティ比ＤＴを算出できる。また、後述す
る変形形態１のように多くのメモリを必要としない利点
もある。

【００６２】次いで、ステップＳ６６で安定待ちタイマ
期間を算出する。次述するように、現在のデューティ比
をステップＳ６５で算出した狙いデューティ比に変更す
ると、センサ電圧値Ｖｓ及びこれをＡ／Ｄ変換したセン
サ出力値Ｓ（ｎ）は、図３に示すグラフに従って変化す
る。例えば、デューティ比ＤＴ＝９８．４０％の場合
に、センサ電圧値Ｖｓ＝４．０Ｖであった場合、デュー
ティ比ＤＴ＝９．３６％に変更すると、得られるセンサ
電圧値Ｖｓ＝２．０Ｖになる。なお、この場合、センサ
抵抗値Ｒｓ＝１００ｋΩとなっている。しかし、このよ
うに一挙にデューティ比を変更すると、センサ抵抗変換
回路２には過渡的な変化が生じるため、デューティ比の
変更後、センサ電圧値Ｖｓ及びセンサ出力値Ｓ（ｎ）が
安定するまで、カス検知処理（ステップＳ２０）を行う
ことは適当でない。そこで、本実施形態では、この安定
までの期間を待つためのタイマを一律の所定時間（例え
ば０．８秒間）に設定することとした。なお、タイマ期
間を適切に設定できるようにするため、図８に破線で示
すように、ステップＳ６６でそのタイマ期間を算出する
こともできる。このタイマ期間は、現在のセンサ出力値
Ｓ（ｎ）と現在のデューティ比ＤＴとから算出すればよ
い。また、さらに簡易には、現在のセンサ出力値Ｓ
（ｎ）と現在のデューティ比ＤＴとを与えてタイマ期間
を得る算出式を得ておき、これによってタイマ期間を算
出することもできる。

【００６３】その後、ステップＳ６７で、パルス信号Ｓ
ｃの現在のデューティ比ＤＴを、ステップＳ６５で得た
狙いデューティ比（新たなデューティ比）に変更する。
初期設定（ステップＳ１０）では、デューティ比ＤＴを
徐々に変更したのと異なり、本ステップＳ６７では、新
しいデューティ比に一挙に変更する。これにより、セン
サ出力値Ｓ（ｎ）からデューティ比更新の要否を判断
し、デューティ比を更新するにあたり、更新と判断とを
繰り返して徐々に変更する方式に比して、更新を１回で
済ますことができ更新に要する期間を短くすることがで
きる。既に説明したように、デューティ比ＤＴを変更す
ると、ガス濃度の変化がないにも拘わらず、センサ電圧
値Ｖｓやセンサ出力値Ｓ（ｎ）が変化するから、過去に
得られたセンサ出力値Ｓ（ｎ−１），Ｓ（ｎ−２）…と
の関連が不明となり、デューティ比ＤＴの更新の間ある
いはそれに続いてセンサ出力値Ｓ（ｎ）が安定するまで
の期間には、適切にガス濃度の変動を捉えることができ
ない虞がある。本実施形態では、デューティ比の更新に
要する期間を短くすることで、逆にガス検知を行う期間
を長くとることができる。その後は、ステップＳ６８で
安定待ちタイマをスタートさせ、メインルーチンに戻
る。安定待ちタイマがセットされていると、既にステッ
プＳ２２でＹｅｓと判断されるので、ガス検知は行われ
ない。

【００６４】ステップＳ６３でＹｅｓと判断され、ステ
ップＳ６４に進むと、安定待ちタイマ期間が経過したか
否かを判断する。経過前（Ｎｏ）の場合には、メインル
ーチンに戻る。一方、タイマ期間を経過した場合（Ｙｅ
ｓ）には、更新後ある程度期間が経過し、センサ電圧値
Ｖｓ及びセンサ出力値Ｓ（ｎ）の過渡変動がおさまった
と考えられるので、ステップＳ６９に進み、安定待ちタ
イマをリセットし、ステップＳ６Ａで引き下げフラグあ
るいは引き上げフラグをリセットしてメインルーチンに
戻る。これにより、ステップＳ２２でＮｏと判断される
ので、再び取得したセンサ出力値Ｓ（ｎ）を用いてガス
濃度変化の検知が行われるようになる。

【００６５】かくして、本実施形態では、ガス濃度が低
い状態を示す濃度低信号の発生期間中で、センサ電圧値
Ｖｓが基準センサ電圧値Ｖｓｂから大きく外れた場合、
つまりセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、Ｓ（ｎ）≧ＳＢ＋△Ｓ
１あるいはＳ（ｎ）≦ＳＢ−△Ｓ２であって、この状態
が所定時間以上継続した場合には、パルス信号Ｓｃの現
在のデューティ比ＤＴを一挙に新たなデューティ比に変
更して、センサ出力値Ｓ（ｎ）＝ＳＢとなるようにす
る。具体的には、例えば、センサ電圧値Ｖｓ＝１．０〜
３．０Ｖの範囲から外れた場合であって、それが第１方
向である上側には１００秒、あるいは第２方向である下
側には５秒以上継続した場合には、パルス信号Ｓｃの現
在のデューティ比ＤＴを一挙に新たなデューティ比に変
更して、センサ電圧値Ｖｓ＝２．０Ｖとなるようにす
る。

【００６６】このため、ガスセンサ素子１のセンサ抵抗
値Ｒｓがドリフトによって変動しても、センサ出力値Ｓ
（ｎ）が適切な範囲（ＳＢ−△Ｓ２≦Ｓ（ｎ）≦ＳＢ＋
△Ｓ１）になるようにされるから、ドリフトの影響を排
して酸化性ガスの濃度変化を適切に検知することができ
る。しかも、デューティ比を一挙に更新するから、更新
に伴うガス濃度変化の検知（ステップＳ２３）を行わな
い期間を最小限に止め、多くの時間をガス濃度変化の検
知に当てることができる。

【００６７】（変形形態１）次いで、本発明の変形形態
１について説明する。本変形形態１は、上記した実施形
態１とほぼ同様であるが、メインルーチン（図４参照）
における合わせ込み処理（ステップＳ６０）が若干異な
る。従って、この合わせ込み処理のフローのみ図９を参
照して説明する。実施形態１と同じく、ステップＳ６
１，Ｓ６２で、引き下げフラグ及び引き上げフラグがセ
ットされているか否かを判断する。いずれもセットされ
ていない場合はメインルーチンに戻る。一方、いずれか
がセットされている場合には、実施形態１と同じくステ
ップＳ６３に進み、安定待ちタイマが計時中であるか否
かを判断し、Ｎｏの場合には、ステップＳ１６５に進
む。ステップＳ１６５では、現在のセンサ出力値Ｓ
（ｎ）と現在のデューティ比ＤＴとを用いる点では実施
形態１と同じであるが、算出式に基づいて狙いデューテ
ィ比を算出した実施形態１と異なり、狙いデューティ比
が多数記憶されているメモリマップから適切な狙いデュ
ーティ比を選択する。このようにすると、メモリマップ
から選択することで、大きなメモリ領域を要するが、算
出式の導出などを行う必要が無く、また、直ちに狙いデ
ューティ比を得ることができるメリットがある。

【００６８】さらに、ステップＳ１６６では、現在のセ
ンサ出力値Ｓ（ｎ）と現在のデューティ比ＤＴとを用い
る点では実施形態１と同じであるが、算出式に基づいて
安定待ちタイマ期間を算出した実施形態１と異なり、安
定待ちタイマ期間をメモリマップから選択する。この場
合も同様に、メモリマップから選択することで、大きな
メモリ領域を要するが、算出式の導出などを行う必要が
無く、また、直ちに狙いデューティ比を得ることができ
るメリットがある。また、合わせ込み処理の残余の部分
は、実施形態１と同じであるので説明を省略する。

【００６９】かくして、本変形形態１でも、ガスセンサ
素子１のセンサ抵抗値Ｒｓがドリフトによって変動して
も、センサ出力値Ｓ（ｎ）が適切な範囲になるようにさ
れるから、ドリフトの影響を排して酸化性ガスの濃度変
化を適切に検知することができる。しかも、デューティ
比を一挙に更新するから、更新に伴うガス濃度変化の検
知（ステップＳ２３）を行わない期間を最小限に止め、
多くの時間をガス濃度変化の検知に当てることができ
る。

【００７０】（変形形態２）次いで、本発明の変形形態
２について説明する。本変形形態２は、上記した実施形
態１とほぼ同様であるが、メインルーチン（図４参照）
における合わせ込み処理（ステップＳ６０）が若干異な
る。従って、この合わせ込み処理のフローのみ図１０を
参照して説明する。実施形態１と同じく、ステップＳ６
１，Ｓ６２で、引き下げフラグ及び引き上げフラグがセ
ットされているか否かを判断する。いずれもセットされ
ていない場合はメインルーチンに戻る。一方、いずれか
がセットされている場合には、実施形態１と同じくステ
ップＳ６３に進み、安定待ちタイマが計時中であるか否
かを判断し、Ｎｏの場合には、ステップＳ２６５に進
む。ステップ２６５では、現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）
と現在のデューティ比ＤＴとを用いる点では実施形態１
と同じであるが、算出式に基づいて狙いデューティ比を
算出した実施形態１と異なり、現在のデューティ比ＤＴ
から変化させるべきデューティ比の大きさである差分デ
ューティ比ＤＤＴを算出する。その後、ステップＳ２６
７において、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴをＤＴ
＝ＤＴ＋ＤＤＴに基づいて更新する。以降は、実施形態
１と同じく、ステップＳ６８で安定待ちタイマをスター
トさせてメインルーチンに戻る。また、合わせ込み処理
の残余の部分は、実施形態１と同じであるので説明を省
略する。

【００７１】かくして、本変形形態２でも、ガスセンサ
素子１のセンサ抵抗値Ｒｓがドリフトによって変動して
も、センサ出力値Ｓ（ｎ）が適切な範囲になるようにさ
れるから、ドリフトの影響を排して酸化性ガスの濃度変
化を適切に検知することができる。しかも、デューティ
比を一挙に更新するから、更新に伴うガス濃度変化の検
知（ステップＳ２３）を行わない期間を最小限に止め、
多くの時間をガス濃度変化の検知に当てることができ
る。

【００７２】（変形形態３）次いで、本発明の変形形態
３について説明する。前記した実施形態１では、センサ
出力値Ｓ（ｎ）が、Ｓ（ｎ）≧ＳＢ＋△Ｓ１となってデ
ューティ比ＤＴを引き下げる場合にも、Ｓ（ｎ）≦ＳＢ
−△Ｓ２となってデューティ比ＤＴを引き上げる場合に
も、合わせ込み処理（ステップＳ６０、図８参照）によ
って、現在のデューティ比を一挙に新たなデューティ比
に更新した。これに対し、本変形形態３では、デューテ
ィ比を引き下げる場合には、実施形態１と同じく一挙に
デューティ比を更新するが、デューティ比を引き上げる
場合には、デューティ比を徐々に変化させる点で異な
る。そこで、メインルーチン（図４参照）における合わ
せ込み処理のフローのみ図１１を参照して説明する。

【００７３】ステップＳ６１では、実施形態１と同じ
く、引き下げフラグがセットされているか否かを判断す
る。セットされていない場合（Ｎｏ）はステップＳ３６
Ｂに進む。一方、セットされている場合（Ｙｅｓ）に
は、ステップＳ６３に進む。以降は、実施形態１と同様
である。つまり、狙いデューティ比ＤＴを算出し（Ｓ６
５）、デューティ比ＤＴを一挙に更新し（Ｓ６７）、安
定待ちタイマのスタートさせる（Ｓ６８）。それ以降
は、タイマ期間の経過を待って引き下げフラグをリセッ
トする（Ｓ６４、Ｓ６９，Ｓ３６Ａ）。

【００７４】ステップＳ３６Ｂでは、引き上げフラグが
セットされているか否かを確認し、Ｎｏの場合はメイン
ルーチンに戻る。一方、セットされている場合には（Ｙ
ｅｓ）、ステップＳ３６Ｃに進み、安定待ちタイマの計
時中であるか否かを判断する。Ｎｏの場合には、ステッ
プＳ３６Ｅで現在のデューティ比ＤＴを△ＤＴ分だけわ
ずかに増加させる（ＤＴ＝ＤＴ＋△ＤＴ）。その後、必
要に応じて、図１１に破線で示すステップＳ３６Ｆにお
いて適切な安定待ちタイマ期間を選択し、ステップＳ３
６Ｇで安定待ちタイマをスタートさせ、メインルーチン
に戻る。

【００７５】ステップＳ３６ＣでＹｅｓの場合には、ス
テップＳ３６Ｄに進み、安定待ちタイマ期間が経過した
か否かを判断する。経過前（Ｎｏ）の場合には、メイン
ルーチンに戻る。一方、タイマ期間を経過した場合（Ｙ
ｅｓ）には、センサ電圧値Ｖｓ及びセンサ出力値Ｓ
（ｎ）の過渡変動がおさまったと考えられるので、ステ
ップＳ３６Ｈに進み、安定待ちタイマをリセットする。
さらに、ステップＳ３６Ｉでは、基準センサ出力値ＳＢ
と変更後に得られた現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）とを比
較する。具体的には、ＳＢ−Ｓ（ｎ）＜Ｔ２を判断す
る、ここで、Ｔ２はしきい値である。基準センサ出力値
ＳＢと現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）との差がしきい値Ｔ
２よりも小さい場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ３６Ｊ
に進み、引き上げフラグをリセットする。現在のセンサ
出力値Ｓ（ｎ）が基準センサ出力値ＳＢに近い値とな
り、デューティ比の変更が完了したと考えられるからで
ある。一方、Ｎｏの場合には、ステップＳ３６Ｅに進
み、再びデューティ比ＤＴをわずかに増加させ、以降の
処理を進める。かくして、デューティ比ＤＴはＳＢ−Ｓ
（ｎ）＜Ｔ２となるまで徐々に変更される。

【００７６】なお、本変形形態３では、引き下げの場合
に一挙に更新するようにした。ガス検出装置１０は、車
両を起動するとヒータを通電してガスセンサ素子１を加
熱する。加熱によってセンサ抵抗値Ｒｓは上昇する方向
に変化しながら安定になる傾向がある。しかも、ガスセ
ンサ素子１のヒータ加熱によるセンサ抵抗値Ｒｓの安定
までには、場合によっては数１０分から数時間かかるこ
とがあり、初期設定（ステップＳ１０）の期間（初期期
間）に、センサ出力値Ｓ（ｎ）を基準センサ出力値ＳＢ
に近い値に合わせ込んでおいても、その後にセンサ抵抗
値Ｒｓが上昇してしまう場合がしばしば生じる。つま
り、デューティ比ＤＴを引き下げる場合が引き上げる場
合より頻繁に生じる可能性が高い。そこで、本変形形態
３では発生する可能性の高いデューティ比の引き下げに
ついて一挙に更新して、ガス濃度変化の検知を行わない
期間を少なくするようにしている。

【００７７】（変形形態４）次いで、本発明の変形形態
４について説明する。上記実施形態１では、センサ抵抗
値変換回路２においてガスセンサ素子１をコンデンサ４
と並列に配置したが、他の形態とすることもできる。本
変形形態４のガス検出装置６０は、上記した実施形態１
とほぼ同様であるが、センサ抵抗値変換回路６２の構成
が異なる例である。そこで、このセンサ抵抗値変換回路
６２についてのみ、図１２を参照して説明する。

【００７８】センサ抵抗値変換回路６２は、実施形態１
のセンサ抵抗値変換回路２と同じく、ガスセンサ素子６
１を駆動して、この素子６１のセンサ抵抗値Ｒｓの変化
に応じた下記する動作点Ｐｄの電圧（センサ電圧値Ｖ
ｓ）を得るための回路であり、パルス信号Ｓｃを入力す
るパルス入力端子７と、センサ出力端子８とを有する。
パルス入力端子７とセンサ出力端子８との間に、固定抵
抗器６６とパルス入力端子７側をアノードとした第１ダ
イオード６７とが直列に接続されたＲＤ直列回路６８
と、ガスセンサ素子６１とパルス入力端子７側をカソー
ドとした第２ダイオード６５が直列に接続されたＳＤ直
列回路６９とが、並列に接続されている。また、ＲＤ直
列回路６８及びＳＤ直列回路６９とセンサ出力端子８と
の間に、一端６４Ｂが接地されたコンデンサ６４の他端
６４Ａが接続されている。なお、コンデンサの他端６４
Ａがセンサ抵抗値Ｒｓの変化によって電位が変化する動
作点Ｐｄである。センサ出力端子８にはこの動作点Ｐｄ
の電位が導かれている。

【００７９】このセンサ抵抗値変換回路６２でも、セン
サ抵抗値Ｒｓの変化によって、センサ電圧値Ｖｓが変化
し、これをＡ／Ｄ変換したセンサ出力値Ｓ（ｎ）が変化
するほか、パルス入力端子７に入力するパルス信号Ｓｃ
のデューティ比ＤＴを変化させることによっても、セン
サ電圧値Ｖｓ及びセンサ出力値Ｓ（ｎ）を変化させるこ
とができる。なお、このセンサ抵抗値変換回路６２につ
いてガスセンサ素子６１のセンサ抵抗値Ｒｓを変化させ
た場合のセンサ電圧値Ｖｓ（センサ出力値Ｓ（ｎ））の
変化については図示しないが、容易に理解できるよう
に、前記したセンサ抵抗値変換回路における図３のグラ
フに似た特性を示す。従って、このようなセンサ抵抗値
変換回路６２を有するガス検出装置６０、及びこれを用
いた車両用オートベンチレーションシステム１６０にお
いても、実施形態１と同様に酸化性ガスの濃度変化を検
知し、さらには、フラップ３４の開閉を行うことができ
る。

【００８０】（実施形態２）さらに、実施形態２にかか
るガス検出装置７０および車両用オートベンチレーショ
ン一ステム１７０について説明する。前記した実施形態
１では、コンデンサ４及び固定抵抗器５、ダイオード６
を用いたセンサ抵抗値変換回路２を用いて、センサ抵抗
値Ｒｓの変化に従って変動する動作点Ｐｄを作り、その
動作点Ｐｄの電位をセンサ電圧値Ｖｓとして用いた。こ
れに対し、本実施形態では、直流電流源を用いたセンサ
抵抗値変換回路７２によって、センサ抵抗値Ｒｓに応じ
て変化するセンサ電圧値Ｖｓを得る点で異なるので、こ
のセンサ抵抗値変換回路７２についてのみ、図１３を参
照して説明する。

【００８１】このセンサ抵抗値変換回路７２は、酸化性
ガスの濃度によってセンサ抵抗値Ｒｓが変化するガスセ
ンサ素子７１と、これに電流を流す直流電流源７３とを
有する。直流電流源７３は、最大でＡ／Ｄコンバータ１
５及びマイクロコンピュータ１６の電源電位と略同一電
圧を出力でき、制御端子７３ＣＴによって、その電流値
Ｉ１を制御できる。ガスセンサ素子７１は、その両端７
１Ａ，７１Ｂがそれぞれ直流電流源７３の端子７３Ａ，
７３Ｂと接続している。このうち端子７３Ａとの接続点
Ｐｄは、センサ抵抗値Ｒｓの変化によってその電位が変
化する動作点である。さらに、この動作点Ｐｄのセンサ
電圧値Ｖｓが、センサ出力端子８に導かれている。この
センサ電圧値Ｖｓは、Ａ／Ｄコンバータ１５でセンサ出
力値Ｓ（ｎ）に変換されマイクロコンピュータ１６で処
理され、その変化などからガス濃度の変化を検出する。
一方、マイクロコンピュータ１６の制御出力端子１６Ｃ
Ｔからは、制御信号Ｓｉが出力され、この制御信号Ｓｉ
に従って、直流電流源７３の電流量Ｉ１が制御される。
この際、ガスセンサ素子１１に適切な一定の電流量Ｉ１
を流すように、制御信号Ｓｉのパラメータ値が決められ
る。なお、直流電流源７３の電流量Ｉ１を制御する制御
信号Ｓｉとしては、直流電圧信号やパルス信号などが挙
げられ、そのパラメータ値としては、直流電圧信号にお
いては直流電圧値が挙げられる。また、パルス信号にお
いては、デューティ比や振幅、パルス信号で与えられる
コード値などが挙げられる。

【００８２】このように、直流電流源７３を用いると、
電流値Ｉ１を一定として、ガスセンサ素子７１のセンサ
抵抗値Ｒｓとセンサ電圧値Ｖｓ（センサ出力値Ｓ
（ｎ））との関係を表すと、図１４のグラフに示すよう
になる。従って、容易に理解できるように、本実施形態
２でも、センサ抵抗値Ｒｓがドリフトによって変化し
て、センサ電圧値Ｖｓが偏った値となった場合には、電
流値Ｉ１を変化させることで、従って、電流値Ｉ１を制
御する制御信号Ｓｉのパラメータ値を制御することで、
センサ電圧値Ｖｓを適切な値に合わせ込むことができる
から、その後は再びセンサ電圧値Ｖｓが適切な範囲に入
っている状態で、ガスの濃度変化の検知を行うことがで
きる。

【００８３】さらに、この図１４のグラフから判るよう
に、電流値Ｉ１が異なる各グラフについて、例えば、セ
ンサ電圧値Ｖｓ＝２．０〜２．５Ｖの範囲を見ると、い
ずれのグラフについても、ほぼ同じ形状、具体的には、
ほぼ同じ傾きの直線になっていることが判る。従って、
実施形態１の場合と同じく、制御信号Ｓｉのパラメータ
値（例えば直流電圧信号における直流電圧値）を適切に
選択して、センサ電圧値Ｖｓが２．０〜２．５Ｖの範
囲、あるいはその近傍の値となるようにしておけば、た
とえドリフトによって零点センサ抵抗値Ｒ０が変動して
も、酸化性ガスの濃度変化によるセンサ電圧値Ｖｓの変
化量がほぼ同じとなることが判る。このため、このセン
サ電圧値Ｖｓ（センサ出力値Ｓ（ｎ））を用いれば、ド
リフトの有無に拘わらず、同様の精度で酸化性ガスを検
知できることになる。

【００８４】このような特性のセンサ抵抗値変換回路７
２を有するガス検出装置７０についても、上記実施形態
１と同様のフローチャートに従って、合わせ込み処理に
おいて制御信号Ｓｉのパラメータ値を一挙に更新するこ
とで、パラメータ値の更新に伴うガス検知困難期間を最
小限に止め、多くの時間をガス検知に当てることができ
る。

【００８５】なお、このような直流電流源７３を用いた
センサ抵抗値変換回路７２及び車両用オートベンチレー
ションシステ１７０の具体例としては、図１５に示すＦ
ＥＴ８６を用いたセンサ抵抗値変換回路８２を有するガ
ス検出装置８０及び車両用オートベンチレーションシス
テム１８０が挙げられる。このセンサ抵抗値変換回路８
２では、ＦＥＴ８６とガスセンサ素子８１とは直列に接
続され、ＦＥＴ８６のソース端子８６Ｓは電源電位Ｖｃ
ｃに接続し、ガスセンサ素子８１の一方の端８１Ｂは接
地されている。ＦＥＴ８６のドレイン端子８６Ｄとガス
センサ素子８１の他方の端８１ＡとのＦＥＴ−センサ接
続点Ｐｄは動作点であり、そのセンサ電圧値Ｖｓは、Ａ
／Ｄコンバータ１５でセンサ出力値Ｓ（ｎ）に変換さ
れ、マイクロコンピュータ１６内で処理され、その変化
によりガス検知が行われる。

【００８６】ＦＥＴ８６は、ゲート端子８６Ｇを有し、
このゲート端子８６Ｇに入力される直流電圧信号Ｓａの
直流電圧値Ｖｃによって、ソース−ドレイン間、及びガ
スセンサ素子８１を流れるドレイン電流Ｉ４の電流量を
電子的に変化させることができる。なお、マイクロコン
ピュータ１６は、制御出力端子１６ＣＴから、実施形態
１と同様に、デューティ比ＤＴのパルス信号Ｓｃを出力
する。このパルス信号Ｓｃは、抵抗素子８８Ｒとコンデ
ンサ８８Ｃとからなる平滑回路８８で平滑化されて、直
流電圧信号ＳａとしてＦＥＴ８６のゲート端子８６Ｇに
入力される。パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変化
させることで、直流電圧信号Ｓａの直流電圧値（ゲート
電圧）Ｖｃを変化させることができる。従って、動作点
Ｐｄのセンサ電圧値Ｖｓは、センサ抵抗値Ｒｓの変化に
よって変化するほか、直流電圧信号Ｓａを介して、パル
ス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴによっても変化させるこ
とができる。このため、センサ抵抗値変換回路８２を有
するガス検出装置８０についても、上記実施形態１と同
様のフローチャートに従って、合わせ込み処理において
パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを一挙に更新するこ
とで、デューティ比ＤＴの更新に伴うガス検知困難期間
を最小限に止め、多くの時間をガス検知に当てることが
できる。

【００８７】以上において、本発明を実施形態１，２及
び変形形態１〜４に即して説明したが、本発明は上記実
施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでも
ない。例えば、上記実施形態等では、酸化性ガスの濃度
変化に反応するガスセンサ素子１等を用いた例を示した
が、還元性ガスに反応するガスセンサ素子や、酸化性ガ
ス及び還元性ガスのいずれにも反応するガスセンサ素子
を用いる場合にも、本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１にかかるガス検出装置、及びこのガ
ス検出装置を用いた車両用オートベンチレーションシス
テムの構成を示す構成図である。

【図２】図１に示す車両用オートベンチレーションシス
テムにおける制御の内容を示すフローチャートである。

【図３】図１に示すガス検出装置において、入力したパ
ルス信号のデューティ比をパラメータ値として、ガスセ
ンサ素子のセンサ抵抗値Ｒｓを変化させたときに生じる
センサ電圧値Ｖｓの変化を示すグラフである。

【図４】図１に示すガス検出装置の制御のうち、メイン
ルーチンの内容を示すフローチャートである。

【図５】図４に示すガス検出装置の制御のうち、初期設
定の内容を示すフローチャートである。

【図６】図４に示すガス検出装置の制御のうち、ガス検
知処理の内容を示すフローチャートである。

【図７】図４に示すガス検出装置の制御のうち、合わせ
込み要否判断の内容を示すフローチャートである。

【図８】図４に示すガス検出装置の制御のうち、合わせ
込み処理の内容を示すフローチャートである。

【図９】変形形態１にかかる合わせ込み処理の内容を示
すフローチャートである。

【図１０】変形形態２にかかる合わせ込み処理の内容を
示すフローチャートである。

【図１１】変形形態３にかかる合わせ込み処理の内容を
示すフローチャートである。

【図１２】変形形態４にかかるガス検出装置、及びこの
ガス検出装置を用いた車両用オートベンチレーションシ
ステムの構成を示す構成図である。

【図１３】実施形態２にかかるガス検出装置、及びこの
ガス検出装置を用いた車両用オートベンチレーションシ
ステムの構成を示す構成図である。

【図１４】図１３に示すガス検出装置において、ガスセ
ンサ素子に流す電流量をパラメータ値として、ガスセン
サ素子のセンサ抵抗値Ｒｓを変化させたときに生じるセ
ンサ電圧値Ｖｓの変化を示すグラフである。

【図１５】実施形態２の具体的な形態を示すガスセンサ
駆動回路及びガスセンサ素子を用いた制御システムの構
成を示す回路図及びブロック図である。

【符号の説明】

１，６１ ガスセンサ素子 ２，６２，７２ センサ抵抗値変換回路 ７３ 電流源 ４，６４ コンデンサ ５，６６ 固定抵抗器 ６，６５，６７ ダイオード ７ パルス入力端子（パルス入力点） ８ センサ出力端子 １０，６０ ガス検出装置 １５ Ａ／Ｄコンバータ １６ マイクロコンピュータ １９ センサ出力値取得回路（取得手段） ２０ 電子制御アセンブリ ２１ フラップ駆動回路 ２２ アクチュエータ ３０ 換気系 ３１，３２，３３ ダクト ３４ フラップ １００，１６０，１７０，１８０ 車両用オートベンチ
レーションシステム Ｒｓ センサ抵抗値 Ｖｓ センサ電圧値 Ｓ（ｎ） センサ出力値 ＬＶ 濃度信号 Ｓｃ パルス信号（入力信号） ＤＴ デューティ比（パラメータ値） ＳＢ 基準センサ出力値 Ｓａ 直流電圧信号（入力信号） Ｖｃ 直流電圧値（パラメータ値）

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Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特定ガスの濃度に応じてセンサ抵抗値が変
   化するガスセンサ素子を用いるガス検出装置であって、 センサ出力値を取得する取得手段であって、上記センサ
   抵抗値の変化及び上記取得手段に入力される入力信号に
   おけるパラメータ値の変化に応じて変化するセンサ出力
   値を、上記入力信号のパラメータ値を固定した状態で、
   所定サイクル時間毎に取得する取得手段と、 上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の高低を
   検知する濃度検知手段と、 上記特定ガスの濃度が低いときに濃度低信号を発生する
   濃度低信号発生手段と、 上記ガス検出装置の起動し続く初期期間の経過後、上記
   濃度低信号を発生している期間において、更新条件を満
   たしたときに、上記入力信号の現在のパラメータ値を新
   たなパラメータ値に更新するパラメータ更新手段であっ
   て、 上記新たなパラメータ値に固定した入力信号を用いたと
   きに、上記取得手段において、所定の基準センサ出力値
   にほぼ等しい上記センサ出力値が取得されるようになる
   上記新たなパラメータ値を取得して更新するパラメータ
   更新手段と、を備えるガス検出装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のガス検出装置であって、 前記センサ抵抗値が上昇したときに前記センサ出力値が
   変化する方向を第１方向とし、その逆方向を第２方向と
   したとき、 前記パラメータ更新手段における前記更新条件を満たし
   たときとは、 前記センサ出力値が第１所定期間にわたって第１限界値
   よりも第１方向側の値となったとき、及び、 前記センサ出力値が第２所定期間にわたって第２限界値
   よりも第２方向側の値となったとき、 のいずれかを満たしたときであるガス検出装置。
3. 【請求項３】特定ガスの濃度に応じてセンサ抵抗値が変
   化するガスセンサ素子を用いるガス検出装置であって、 センサ出力値を取得する取得手段であって、上記センサ
   抵抗値の変化及び上記取得手段に入力される入力信号に
   おけるパラメータ値の変化に応じて変化するセンサ出力
   値を、上記入力信号のパラメータ値を固定した状態で、
   所定サイクル時間毎に取得する取得手段と、 上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の高低を
   検知する濃度検知手段と、 上記特定ガスの濃度が低いときに濃度低信号を発生する
   濃度低信号発生手段と、 上記ガス検出装置の起動に続く初期期間の経過後、上記
   濃度低信号を発生している期間において、更新条件を満
   たしたときに、上記入力信号の現在のパラメータ値を新
   たなパラメータ値に更新するパラメータ更新手段であっ
   て、 上記センサ抵抗値が上昇したときに上記センサ出力値が
   変化する方向を第１方向とし、その逆方向を第２方向と
   したとき、 上記センサ出力値が第１所定期間にわたって第１限界値
   よりも第１方向側の値となったときには、上記取得手段
   において、上記新たなパラメータ値に固定した入力信号
   を用いたときに、所定の基準センサ出力値にほぼ等しい
   上記センサ出力値が取得されるようになる上記新たなパ
   ラメータ値を取得して更新し、 前記センサ出力値が第２所定期間にわたって第２限界値
   よりも第２方向側の値となったときには、上記取得手段
   において、現在の上記センサ出力値よりも基準センサ出
   力値に近いセンサ出力値が取得されるように、上記現在
   のパラメータ値を徐々に更新するパラメータ更新手段
   と、を備えるガス検出装置。
4. 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載
   のガス検出装置であって、 前記パラメータ更新手段は、 前記新しいパラメータ値を、現在の前記センサ出力値と
   前記現在のパラメータ値とを用いて取得するガス検出装
   置。
5. 【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載
   のガス検出装置であって、 前記ガスセンサ素子は、前記特定ガスが無いときの上記
   センサ抵抗値を零点センサ抵抗値Ｒ０とし、その後上記
   特定ガスの濃度を所定値としたときの上記センサ抵抗値
   を第１センサ抵抗値Ｒ１としたとき、比Ｒ１／Ｒ０が、
   上記零点センサ抵抗値Ｒ０の変化に拘わらず、ほぼ一定
   に保たれる特性を有し、 前記取得手段は、前記パラメータ値を一定として、前記
   センサ抵抗値の対数値と前記センサ出力値との関係をグ
   ラフ化したときに、単調に変化し、上記パラメータ値に
   よらず、グラフの形状がほぼ同一となる上記センサ出力
   値の範囲を有する特性を備え、 前記基準センサ出力値は、上記グラフの形状がほぼ同一
   となるセンサ出力値の範囲内の値であるガス検出装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載のガス検出装置であって、 前記取得手段は、 前記入力信号である、第１の電位状態と第２の電位状態
   とを有する繰り返し波形のパルス信号が入力されるパル
   ス入力点と、 コンデンサと、 上記パルス入力点に上記第１の電位状態の信号が入力さ
   れている期間に、充電用抵抗器を介して上記コンデンサ
   を充電する充電回路と、 上記パルス入力点に上記第２の電位状態の信号が入力さ
   れている期間に、放電用抵抗器を介して上記コンデンサ
   を放電させる放電回路と、を含み、 上記充電回路の充電用抵抗器及び放電回路の放電用抵抗
   器のいずれかは前記ガスセンサ素子を含み、上記充電回
   路の充電電流及び上記放電回路の放電電流のいずれかは
   上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値の変化に応じて変化
   し、 上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子に
   おけるセンサ抵抗値の変化により電位が変化する動作点
   の電位を用いて、前記センサ出力値を取得し、 前記入力信号のパラメータ値は、上記パルス入力点に入
   力される、上記パルス信号の上記第１の状態と第２の状
   態とのデューティ比であり、 前記パラメータ更新手段は、上記デューティ比を更新す
   るガス検出装置。
7. 【請求項７】請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載
   のガス検出装置であって、 前記初期期間において、初期更新条件を満たしたとき
   に、前記取得手段において、現在の前記センサ出力値よ
   りも基準センサ出力値に近いセンサ出力値が取得される
   ように、前記現在のパラメータ値を徐々に更新する初期
   パラメータ更新手段を備えるガス検出装置。
8. 【請求項８】請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載
   のガス検出装置を含む車両用オートベンチレーションシ
   ステム。