JP2006145216A - Gas detector and auto-ventilation system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas detector capable of resuming the detection of gas at an early stage, even if the gas detector is restarted, after short-time stop or momentary interruption. <P>SOLUTION: The gas detector 10 is constituted so that a sensor output value S(n) is acquired by using a detection circuit 11, and the rise and fall in the concentration of a reducible gas is detected by using the sensor output value S(n). In the detection circuit 11, the sensor output value S(n) is changed with the sensor resistance value Rs of a gas sensor element 17 and also changed, even if the duty ratio DT of an inputted pulse signal Sc is altered. In the gas detector 10, the activation of the gas sensor element 17 is decided twice; and when the gas sensor element 17 is decided as being activated, detection of the rise and fall in the concentration of the gas is started. The second decision is performed, after the duty ratio DT of the pulse signal Sc has been altered so that the sensor output value S(n) becomes a predetermined value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、環境雰囲気中の特定ガスの濃度変化を検知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。   The present invention relates to a gas detection device that detects a change in the concentration of a specific gas in an environmental atmosphere and a vehicle autoventilation system.

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であって、環境中のNOxなどの酸化性ガスやCO、HC(ハイドロカーボン)などの還元性ガスといった、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ガスセンサ素子が知られている。また、このようなガスセンサ素子を用い、そのセンサ抵抗値の変化により特定ガスの濃度変化を検出可能な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・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。   Conventionally, it is a gas sensor element using lead-phthalocyanine or a metal oxide semiconductor such as WO3 or SnO2, which is an oxidizing gas such as NOx in the environment or a reducing gas such as CO or HC (hydrocarbon). A gas sensor element whose sensor resistance value changes depending on the concentration change of a specific gas is known. There is also known a gas detection device that uses such a gas sensor element and can detect a change in the concentration of a specific gas by a change in the sensor resistance value. Furthermore, various control systems using this gas detection device, for example, a vehicle auto-ventilation system that performs flap opening / closing control for switching between introduction of outside air and inside air into the vehicle interior in accordance with the contamination status of the air outside the vehicle interior In addition, a system for detecting indoor air pollution due to smoking or the like and controlling an air purifier is known.

このようなガスセンサ素子を特定ガスに適切に反応させるためには、ガスセンサ素子を例えば200〜300℃程度に加熱して活性化させる必要がある。このため、従来より、ガスセンサ素子の近傍にヒータを配置し、このヒータに通電してガスセンサ素子を加熱して、これを活性化している。
ところで、ガスセンサ素子は、温度に応じて半導体としての性質を示すため、センサ抵抗値がその温度と共に変化する。さらに、ガスセンサ素子が非加熱状態(例えば室温の状態など)で大気中に放置されると、その表面に水蒸気やガス成分が吸着された状態となる。このため、ガスセンサ素子を活性化させるべくガスセンサ素子を加熱すると、ガスセンサ素子が徐々に暖まるため、センサ抵抗値がその温度と共に変化する。その上、その表面に吸着していた水蒸気やガス成分等が脱離するまで、これらの成分の吸着によりセンサ抵抗値が安定しない。
In order to appropriately react such a gas sensor element to a specific gas, it is necessary to activate the gas sensor element by heating it to about 200 to 300 ° C., for example. For this reason, conventionally, a heater is disposed in the vicinity of the gas sensor element, and the heater is energized by energizing the heater to heat the gas sensor element.
By the way, since the gas sensor element shows the property as a semiconductor according to temperature, a sensor resistance value changes with the temperature. Furthermore, when the gas sensor element is left in the air in an unheated state (for example, at room temperature), water vapor and gas components are adsorbed on the surface. For this reason, when the gas sensor element is heated to activate the gas sensor element, the gas sensor element gradually warms, so that the sensor resistance value changes with the temperature. In addition, the sensor resistance value is not stabilized by the adsorption of these components until the water vapor or gas components adsorbed on the surface are desorbed.

つまり、ヒータに通電を開始しても、ガスセンサ素子が活性化し使用可能となるまで、具体的には、ガスセンサ素子が十分暖まり半導体としての性質を示し、ガス濃度によってセンサ抵抗値が変化するようになると共に、センサ抵抗値が安定して、ガス検知に用いうるようになるまでには、時間が掛かっていた。逆に、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が安定する前に、ガス検知をおこなうと、センサ抵抗値の変化が、特定ガス濃度の変化によって生じたものか、起動当初のセンサ抵抗値が安定な値に至るまでの変化であるのかの区別を付けにくく、特定ガスの濃度変化について誤検知を生じやすい。
そこで、例えば特許文献1に示すガス検知装置では、起動後に、ガスセンサ素子が活性化し、センサ抵抗値が安定になるのに必要な所定時間の経過を待ってから、ガス検知を開始するように制御を行って、誤検知を防止している。
In other words, even when energization of the heater is started, until the gas sensor element is activated and can be used, specifically, the gas sensor element is sufficiently warmed to exhibit a property as a semiconductor, and the sensor resistance value varies depending on the gas concentration. At the same time, it took time until the sensor resistance value became stable and could be used for gas detection. Conversely, if gas detection is performed before the sensor resistance value of the gas sensor element stabilizes, the sensor resistance value may have changed due to a change in the specific gas concentration, or the sensor resistance value at the beginning of startup will be a stable value. It is difficult to distinguish whether the change is a change until the end, and erroneous detection of the change in the concentration of a specific gas is likely to occur.
Therefore, for example, in the gas detection device disclosed in Patent Document 1, after starting, the gas sensor element is activated, and after waiting for a predetermined time necessary for the sensor resistance value to stabilize, control is performed so that gas detection is started. To prevent false detection.

また、活性化した状態であっても、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値は、外気温や湿度あるいは特定ガスの濃度により大きく変化し、センサ抵抗値が数桁程度変化する場合がある。
ところで、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値を検出するために、所定の抵抗値を有する固定抵抗(検出抵抗)とガスセンサ素子とを直列に接続し、これらで所定の直流電圧を分圧する回路を用いる場合が多い。この回路における分圧電位が、センサ抵抗値に比例した値となるからである。
しかしながら、この回路では、上述のようにセンサ抵抗値が極端に大きくあるいは小さくなると、分圧電圧が、所定の直流電圧あるいは接地電位に近接した偏った値となり、その状態でのセンサ抵抗値の変動を検知するのが困難となる。
Even in the activated state, the sensor resistance value of the gas sensor element varies greatly depending on the outside air temperature, humidity, or the concentration of the specific gas, and the sensor resistance value may vary by several digits.
By the way, in order to detect the sensor resistance value of the gas sensor element, there is a case in which a fixed resistance (detection resistance) having a predetermined resistance value and a gas sensor element are connected in series and a circuit for dividing a predetermined DC voltage by these is used. Many. This is because the divided potential in this circuit is a value proportional to the sensor resistance value.
However, in this circuit, when the sensor resistance value is extremely large or small as described above, the divided voltage becomes a biased value close to a predetermined DC voltage or ground potential, and the fluctuation of the sensor resistance value in that state Is difficult to detect.

そこで、特許文献2に示す制御システムでは、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を用いるシステムを提案している。このシステムは、パルス信号が第1の電位状態となっている期間に充電用抵抗器を介してコンデンサに充電する充電回路と、パルス信号が第2の電位状態となっている期間に放電用抵抗器を介してこのコンデンサを放電させる放電回路を含む。そして、充電用抵抗器及び放電用抵抗器の少なくともいずれかにはガスセンサ素子を用いて、充電回路の充電電流及び放電回路の放電電流の少なくともいずれかをセンサ抵抗値の変化に応じて変化させることで、コンデンサの一端の電位(動作点の電位)をセンサ抵抗値の変化に応じて変化させる。そして、この動作点の電位を用いて制御を行うのである。
この制御システムによれば、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が大きく変動しても、パルス信号のデューティ比を適切な値に変化させることで、動作点の電位を適切な値とすることができ、ガス濃度変化による動作点の電位変化を確実に捉えることができる。
Therefore, the control system disclosed in Patent Document 2 proposes a system that uses a pulse signal having a repetitive waveform having a first potential state and a second potential state. This system includes a charging circuit that charges a capacitor via a charging resistor during a period in which the pulse signal is in a first potential state, and a discharging resistor in a period in which the pulse signal is in a second potential state. A discharge circuit for discharging the capacitor through the vessel. Then, a gas sensor element is used for at least one of the charging resistor and the discharging resistor, and at least one of the charging current of the charging circuit and the discharging current of the discharging circuit is changed according to the change in the sensor resistance value. Thus, the potential at one end of the capacitor (the potential at the operating point) is changed in accordance with the change in the sensor resistance value. Then, control is performed using the potential at this operating point.
According to this control system, even if the sensor resistance value of the gas sensor element fluctuates greatly, the potential of the operating point can be set to an appropriate value by changing the duty ratio of the pulse signal to an appropriate value. The potential change at the operating point due to the density change can be reliably captured.

そのほか、特許文献3には、複数の固定抵抗とガスセンサ素子とを直列に接続し、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値の変化に応じて、複数の固定抵抗間の接続点のうち所定の直流電圧に接続する点を選択することで、ガスセンサ素子の一端の動作点の電位を適切な範囲の値とする制御システムが記載されている。
また、特許文献4には、固定抵抗からなる検出抵抗に代えてFETを用い、このFETとガスセンサ素子で分圧回路を構成し、分圧点(動作点)の電位を用いる制御システムが記載されている。このものでは、FETのゲート電圧を変更することにより、ソース−ドレイン間の抵抗の抵抗値を適切な値に変更し、動作点の電位を適切な範囲の値とする。
In addition, in Patent Document 3, a plurality of fixed resistors and gas sensor elements are connected in series, and connected to a predetermined DC voltage among connection points between the plurality of fixed resistors in accordance with changes in sensor resistance values of the gas sensor elements. A control system is described in which the potential at the operating point at one end of the gas sensor element is set to a value in an appropriate range by selecting a point to be performed.
Patent Document 4 describes a control system that uses a FET instead of a detection resistor composed of a fixed resistor, forms a voltage dividing circuit with this FET and a gas sensor element, and uses a potential at a voltage dividing point (operating point). ing. In this case, by changing the gate voltage of the FET, the resistance value of the resistance between the source and the drain is changed to an appropriate value, and the potential at the operating point is set to an appropriate range.

特開2002−156350号公報JP 2002-156350 A 特開2001−242113号公報JP 2001-242113 A 特開2001−183325号公報JP 2001-183325 A 特開2001−228109号公報JP 2001-228109 A

ところで、ガス検出装置の実際の使用状況においては、ガス検出装置の作動を一旦停止した後、短時間で再起動する場合がある。あるいは、振動やノイズ等の影響で電源が瞬断し、ガス検出装置の作動がリセットされる場合がある。このような場合に、ガス検出装置が再起動されて、ヒータに再通電されると、短時間でガスセンサ素子が活性化し、センサ抵抗値も安定な値をとるようになる。   By the way, in the actual use situation of a gas detection apparatus, after stopping operation | movement of a gas detection apparatus, it may restart in a short time. Alternatively, the power supply may be momentarily interrupted by the influence of vibration, noise, etc., and the operation of the gas detection device may be reset. In such a case, when the gas detection device is restarted and the heater is re-energized, the gas sensor element is activated in a short time, and the sensor resistance value also takes a stable value.

しかしながら、このような場合でも、特許文献1に記載のガス検出装置では、起動(再起動)のたびに、所定時間の経過を待つため、ガスセンサ素子が既に活性化され、センサ抵抗値も十分安定であるにも拘わらず、この所定時間が経過するまでガス検出を行うことができない不具合があった。   However, even in such a case, the gas detection device described in Patent Document 1 waits for the elapse of a predetermined time every time it is started (restarted), so that the gas sensor element is already activated and the sensor resistance value is sufficiently stable. Despite this, there has been a problem that gas detection cannot be performed until the predetermined time has elapsed.

さらに、前述した特許文献2に記載の制御システムでは、動作点の電位を適当な値の範囲内とするため、パルス信号のデューティ比を変更すると、コンデンサと充電用抵抗器や放電用抵抗器とで決まる時定数に従って動作点の電位が徐々に変化するため、動作点の電位を所望の値とするまでには、ある程度の時間を要する。
従って、ガスセンサ素子の活性化完了を確認し、その後、さらに動作点の電位を所望の値としてからガス検出を開始するのでは、さらにガス検出の再開が遅れることとなる。これは、特許文献3,4に記載の技術を用いる場合でも起こりうることである。
Furthermore, in the control system described in Patent Document 2 described above, if the duty ratio of the pulse signal is changed in order to keep the potential at the operating point within an appropriate value range, a capacitor, a charging resistor, a discharging resistor, Since the potential at the operating point gradually changes in accordance with the time constant determined by (1), it takes a certain amount of time to bring the potential at the operating point to a desired value.
Accordingly, if the gas detection is completed after confirming the completion of activation of the gas sensor element and then further setting the potential at the operating point to a desired value, the restart of the gas detection is further delayed. This can occur even when the techniques described in Patent Documents 3 and 4 are used.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガス検出装置が短時間の停止や瞬断後に再起動された場合にも、早期にガス検知を再開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。   The present invention has been made in view of such problems, and even when the gas detection device is restarted after a short stop or instantaneous interruption, a gas detection device capable of resuming gas detection at an early stage, and this An object of the present invention is to provide a vehicle auto-ventilation system using the above.

その解決手段は、環境気体中の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、上記ガスセンサ素子を含む検出回路を用いてセンサ出力値を取得する取得手段であって、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値に応じて、上記検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更可能な取得手段と、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させて、上記センサ出力値を変化させる変更指示手段と、上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の昇降を検知するガス濃度昇降検知手段と、このガス検出装置の起動後において、上記ガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断する1のまたは互いに時間を空けて判断する複数の活性化判断手段であって、上記ガスセンサ素子が活性化していると判断した場合、その後に、上記ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降検知を開始させる活性化判断手段と、を備え、上記1または複数の活性化判断手段のうち少なくともいずれかは、上記変更指示手段により、上記センサ出力値が所定条件を満たすように、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させた後に、上記ガスセンサ素子の活性化の判断を行うガス検知装置である。   The solution is a gas detection device using a gas sensor element whose sensor resistance value changes according to the concentration of a specific gas in the environmental gas, and acquires the sensor output value using a detection circuit including the gas sensor element. Means for changing at least one of circuit conditions and driving conditions of the detection circuit according to a sensor resistance value of the gas sensor element; and at least one of the circuit conditions and driving conditions of the detection circuit A change instructing means for changing the sensor output value, a gas concentration raising / lowering detecting means for detecting the raising / lowering of the concentration of the specific gas using the sensor output value, and after activation of the gas detection device A plurality of activation determining means for determining whether the gas sensor element is activated or for determining whether the gas sensor element is spaced from each other; If it is determined that the gas sensor element is activated, an activation determination unit that starts detection of increase / decrease of the concentration of the specific gas by the gas concentration increase / decrease detection unit is provided, and the one or more activation determination units At least one of the activation conditions of the gas sensor element after the change instructing means changes at least one of the circuit condition and the driving condition of the detection circuit so that the sensor output value satisfies a predetermined condition. This is a gas detection device that makes a judgment on conversion.

本発明のガス検出装置では、ガス検出装置の起動後、1回または、互いに時間を空けて複数回、ガスセンサ素子が活性化しているか否かの活性化判断を行う。その1回、あるいは複数のうちのいずれかの回については、センサ出力値が所定条件を満たすように、活性化判断の前に変更指示手段により、検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更し、その後にガスセンサ素子の活性化の判断を行う。
このように、予め検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更して、センサ出力値が所定条件を満たすようにしておき、その上でガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断すると、活性化していると判断された場合には、直ちに、ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降の検知を開始させることができる。かくして、検出回路として、回路条件や駆動条件を適宜変更する必要がある検出回路を用いている場合であっても、ガス検出素子の活性化完了後、速やかにガス検出を再開することができる。
In the gas detection device of the present invention, after the gas detection device is activated, an activation determination is made as to whether or not the gas sensor element is activated once or a plurality of times apart from each other. At least one of the circuit condition and the driving condition of the detection circuit is made by the change instruction means before the activation determination so that the sensor output value satisfies the predetermined condition for one time or any one of the plurality of times. After that, the activation of the gas sensor element is determined.
As described above, when at least one of the circuit condition and the driving condition of the detection circuit is changed in advance so that the sensor output value satisfies the predetermined condition, and it is determined whether or not the gas sensor element is activated. If it is determined that the gas concentration is activated, detection of the increase / decrease of the concentration of the specific gas by the gas concentration increase / decrease detection means can be started immediately. Thus, even when a detection circuit in which circuit conditions and driving conditions need to be appropriately changed is used as the detection circuit, gas detection can be restarted immediately after the activation of the gas detection element is completed.

なお、検出回路としては、ガスセンサ素子を含み、取得手段でセンサ出力値を取得できるように構成された回路であり、この検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更することで、センサ出力値を変化させてこれを適切な値、あるいは適切な範囲の値にすることができる回路であればよい。具体的には、前述した特許文献2,3,4に記載され、また、例示された構成を有する検出回路を用いることができる。
また、この検出回路の回路条件の変更の手法としては、検出回路の構成に応じて適宜の手法を採用すればよいが、例えば、回路に含まれる部品(例えば抵抗)の回路定数を変更したり、回路構成(各部品に接続関係など)を変更する場合が挙げられる。さらに具体的には、例えば、前述の特許文献3に示された回路などにおいて、直列に接続された複数の固定抵抗のうち分圧に使用する抵抗を選択したり、抵抗群について互いの接続(直列、並列など)を変更して、抵抗群で実現する合成抵抗の値を変化させるもの、特許文献4に示すように、FETのゲート電圧を変更することにより、ソース−ドレイン間の抵抗の抵抗値を変化させるものなどが挙げられる。
また、検出回路の駆動条件の変更の手法としては、検出回路の構成に応じて適宜の手法を採用すればよいが、例えば、検出回路への印加電圧や印加する信号の周波数を変更する場合が挙げられる。また、前述の特許文献2に記載の回路において、検出回路に印加するパルス信号のデューティ比を変更する(PWMを行う)場合も挙げられる。
The detection circuit includes a gas sensor element and is configured to be able to acquire a sensor output value by an acquisition unit. By changing at least one of the circuit condition and the driving condition of the detection circuit, the sensor circuit Any circuit that can change the output value to an appropriate value or an appropriate range of values may be used. Specifically, a detection circuit described in Patent Documents 2, 3, and 4 described above and having the exemplified configuration can be used.
In addition, as a technique for changing the circuit conditions of the detection circuit, an appropriate technique may be adopted depending on the configuration of the detection circuit. For example, the circuit constants of components (for example, resistors) included in the circuit are changed. In some cases, the circuit configuration (such as connection relationships between components) is changed. More specifically, for example, in the circuit shown in the above-mentioned Patent Document 3, a resistor used for voltage division is selected from a plurality of fixed resistors connected in series, or a resistance group is connected to each other ( The resistance of the resistance between the source and the drain is changed by changing the gate voltage of the FET, as shown in Patent Document 4, in which the value of the combined resistance realized by the resistor group is changed by changing the series, parallel, etc. Something that changes the value.
In addition, as a method for changing the driving conditions of the detection circuit, an appropriate method may be adopted depending on the configuration of the detection circuit. For example, the voltage applied to the detection circuit or the frequency of the applied signal may be changed. Can be mentioned. In addition, in the circuit described in Patent Document 2, the duty ratio of the pulse signal applied to the detection circuit may be changed (PWM is performed).

また、ガス濃度昇降検知手段としては、取得手段で取得したセンサ出力値を用いて、特定ガスのガス濃度の上昇や低下を検知することができる手法であれば、いずれのものでも採用することができる。公知の検知手法、例えば、センサ出力値の微分値や積分値、移動平均値を用いる方法が挙げられる。また、取得したセンサ出力値をS(n)としたとき、基準値B(n)として、B(n)=S(n)+k1(S(n)−B(n-1))、あるいは、B(n)=S(n)+k1(S(n)−B(n-1))−k2(S(n)−S(n-m))の式で求めた基準値B(n)を算出し、さらに、センサ出力値との差D(n)=S(n)−B(n)が所定値より大きくなったか否かでガス濃度の上昇あるいは下降を検知する手法も挙げられる。なお、nは時系列の順序を表す整数、mは2以上の整数であり、0<k1<1,0<k2<k1<1である。   As the gas concentration increase / decrease detection means, any technique can be adopted as long as it can detect an increase or decrease in the gas concentration of a specific gas using the sensor output value acquired by the acquisition means. it can. A known detection method, for example, a method using a differential value, an integral value, or a moving average value of the sensor output value can be mentioned. When the acquired sensor output value is S (n), the reference value B (n) is B (n) = S (n) + k1 (S (n) −B (n−1)), or B (n) = S (n) + k1 (S (n) -B (n-1))-k2 (S (n) -S (nm)) Furthermore, there is a method of detecting an increase or decrease in gas concentration based on whether or not the difference D (n) = S (n) −B (n) from the sensor output value is greater than a predetermined value. Note that n is an integer representing the order of time series, m is an integer of 2 or more, and 0 <k1 <1, 0 <k2 <k1 <1.

また、活性化判断手段における判断手法としては、ガスセンサ素子の性質や検出回路の構成などに応じて適宜選択すればよい。例えば、一般に、WO3,SnO2などの酸化物半導体を用いたガスセンサ素子などにおいては、ガス検出装置を起動し、ヒータによる加熱を開始した直後に、センサ抵抗値が一旦急上昇した後、急下降する。その後、徐々にセンサ抵抗値が上昇して安定した値に近づくという変化をすることが多い。なお、再起動までの時間が短いほど、センサ抵抗値が安定化するまでに生じる変化が少なくなる。従って、このようなガスセンサ素子については、センサ抵抗値(従ってセンサ出力値)の大きな変動がある程度収まった状態となったときに活性化したと判断される。そこで、ガス検出装置の起動後、ある時間間隔を置いて、センサ出力値を計測した場合に、両者の値に変化がなければ、あるいは十分小さければ、ガスセンサ素子が活性化したと判断することができる。
また、変更指示手段において、センサ出力値が所定条件を満たすとは、検出回路の構成などによって異なるが、例えば、センサ出力値が所定範囲内の値となった場合が挙げられる。また、センサ出力値が所定の目標値を下回った状態から、センサ出力値が大きくなる方向に検出回路の回路条件や駆動条件を順に変化させた場合に、この目標値を上回った場合などが挙げられる。
The determination method in the activation determination means may be appropriately selected according to the properties of the gas sensor element, the configuration of the detection circuit, and the like. For example, in general, in gas sensor elements using oxide semiconductors such as WO 3 and SnO 2 , the sensor resistance value suddenly rises and then falls rapidly immediately after starting the gas detection device and starting heating by the heater. To do. Thereafter, the sensor resistance value gradually increases and often changes to a stable value. Note that the shorter the time until restart, the fewer changes that occur before the sensor resistance value stabilizes. Therefore, it is determined that such a gas sensor element is activated when a large variation in the sensor resistance value (and hence the sensor output value) is within a certain range. Therefore, when the sensor output value is measured at a certain time interval after starting the gas detection device, if both values do not change or are sufficiently small, it can be determined that the gas sensor element is activated. it can.
Further, in the change instructing means, the fact that the sensor output value satisfies the predetermined condition varies depending on the configuration of the detection circuit and the like. For example, there is a case where the sensor output value falls within a predetermined range. In addition, when the circuit conditions and driving conditions of the detection circuit are changed in order from the state in which the sensor output value is below the predetermined target value in the direction in which the sensor output value increases, the case where the target value is exceeded may be mentioned. It is done.

他の解決手段は、環境気体中の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、上記ガスセンサ素子を含む検出回路であって、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、コンデンサ、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に充電させる充電回路、及び、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、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少なくともいずれかは、上記センサ抵抗値を有する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少なくともいずれかは、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、上記パルス信号のデューティ比を変更可能な検出回路と、上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子の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に応じたセンサ出力値を取得する取得手段と、上記検出回路の上記パルス入力点に印加する上記パルス信号のデューティ比を変更させて、上記センサ出力値を変化させる変更指示手段と、上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の昇降を検知するガス濃度昇降検知手段と、このガス検出装置の起動後において、上記ガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断する1のまたは互いに時間を空けて判断する複数の活性化判断手段であって、上記ガスセンサ素子が活性化していると判断した場合、その後に、上記ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降検知を開始させる活性化判断手段と、を備え、上記1または複数の活性化判断手段のうち少なくともいずれかは、上記変更指示手段により、上記センサ出力値が所定条件を満たすように、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させた後に、上記ガスセンサ素子の活性化の判断を行うガス検知装置である。   Another solution is a gas detection device that uses a gas sensor element whose sensor resistance value changes according to the concentration of a specific gas in an environmental gas, the detection circuit including the gas sensor element, wherein the first potential state And a pulse input point to which a pulse signal having a repetitive waveform having a second potential state is input, a capacitor, and a charging resistor during a period in which the signal of the first potential state is input to the pulse input point. A charging circuit for charging the capacitor via a discharging circuit, and a discharging circuit for discharging the capacitor via a discharging resistor during a period when the signal of the second potential state is input to the pulse input point. And at least one of the charging resistor of the charging circuit and the discharging resistor of the discharging circuit includes a gas sensor element having the sensor resistance value, and the charging current of the charging circuit and At least one of the discharge currents of the discharge circuit changes according to a change in sensor resistance value of the gas sensor element, and is a detection circuit capable of changing a duty ratio of the pulse signal, and one end of the capacitor, Changing the sensor resistance value of the gas sensor element to change the duty ratio of the pulse signal applied to the pulse input point of the detection circuit and the acquisition means for acquiring the sensor output value according to the potential of the operating point where the potential changes The change instruction means for changing the sensor output value, the gas concentration rise / fall detection means for detecting the rise / fall of the concentration of the specific gas using the sensor output value, and the gas sensor after the gas detection device is started A plurality of activation judgment means for judging whether or not the element is activated, or for judging at a time from each other, If it is determined that the element is activated, an activation determination unit that starts detection of increase / decrease of the concentration of the specific gas by the gas concentration increase / decrease detection unit is provided. At least one of them activates the gas sensor element after changing the circuit condition and the driving condition of the detection circuit so that the sensor output value satisfies a predetermined condition by the change instruction means. This is a gas detection device that performs the determination.

本発明のガス検出装置は、上述のように、コンデンサ、充電回路、放電回路を含む検出回路を有する。この検出回路では、パルス信号のデューティ比を変更すると、検出回路内の充電回路及び放電回路の持つ時定数によりセンサ出力値が徐々に変化する。
このため、もし、このような検出回路を持ちつつ、活性化の判断を先に行うようにすると、ガスセンサ素子が活性化していると判断されても、その後にパルス信号のデューティ比を適宜の値に変化させ必要が生じる。すると、パルス信号のデューティ比の変化に伴っうセンサ出力値の変化が収まってからでないと、ガス濃度昇降検知手段におけるガス濃度の昇降検知を行わせることができない。従って、昇降検知を行わせるまでに時間が掛かることとなる。
これに対し、本発明のガス検出装置では、変更指示手段により、センサ出力値が所定条件を満たすように、予めパルス信号のデューティ比を変更している。そして、その後にガスセンサ素子の活性化の判断を行う。このため、ガスセンサ素子が活性化していると判断されると、その後直ちに、ガス濃度昇降検知手段でガス濃度の昇降検知を行わせることができる。かくして、パルス信号のデューティ比を適宜変更する必要がある検出回路を用いたガス検出装置であっても、ガス検出素子の活性化完了後、速やかにガス検出を再開することができる。
As described above, the gas detection device of the present invention has a detection circuit including a capacitor, a charging circuit, and a discharging circuit. In this detection circuit, when the duty ratio of the pulse signal is changed, the sensor output value gradually changes according to the time constant of the charging circuit and the discharging circuit in the detection circuit.
For this reason, if the activation determination is performed first while having such a detection circuit, even if it is determined that the gas sensor element is activated, the duty ratio of the pulse signal is set to an appropriate value thereafter. Need to be changed. Then, the gas concentration increase / decrease detection means cannot detect the gas concentration increase / decrease until the change in the sensor output value accompanying the change in the duty ratio of the pulse signal is settled. Therefore, it takes time until the elevation detection is performed.
In contrast, in the gas detection apparatus of the present invention, the duty ratio of the pulse signal is changed in advance by the change instruction means so that the sensor output value satisfies the predetermined condition. Thereafter, the activation of the gas sensor element is determined. For this reason, when it is determined that the gas sensor element is activated, the gas concentration increase / decrease detection means can immediately detect the gas concentration increase / decrease. Thus, even in a gas detection device using a detection circuit that needs to change the duty ratio of the pulse signal as appropriate, gas detection can be resumed promptly after the activation of the gas detection element is completed.

なお、パルス信号としては、第1の電位状態と第2の電位状態を有した繰り返し波形を有するものであれば良く、第1の電位及び第2の電位の関係は、例えば、一方を+5V、他方を0V(接地)とするような片電圧の電位関係とするほか、一方を+5V、他方を−5Vとするような両電源の電位関係とすることもできる。さらに、動作点の電位を変化させるため、パルス信号のデューティ比を変更するPWM(パルス幅変調)や振幅変調をおこなうとよい。   Note that the pulse signal only needs to have a repetitive waveform having the first potential state and the second potential state, and the relationship between the first potential and the second potential is, for example, one of + 5V, In addition to the potential relationship of one voltage such that the other is 0V (ground), the potential relationship of both power sources can be such that one is + 5V and the other is −5V. Furthermore, in order to change the potential at the operating point, PWM (pulse width modulation) or amplitude modulation for changing the duty ratio of the pulse signal may be performed.

また、充電回路はパルス入力点に入力された第1の電位状態の信号に応じて、コンデンサに充電させうる回路であればいずれでも良く、また、放電回路はパルス入力点に入力された第2の電位状態の信号に応じて、コンデンサを放電させうる回路であればいずれでも良い。
但し、充電回路の充電電流及び放電回路の放電電流のすくなくともいずれかが、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値によって変化する回路構成である。例えば、抵抗値Rcの充電用抵抗器と静電容量Cのコンデンサとを直列に接続して第1の時定数τ1=CRcのCR直列回路とした充電回路や、抵抗値Rdの放電用抵抗器と静電容量Cのコンデンサとを直列に接続して第2の時定数τ2=CRdのCR直列回路とした放電回路が挙げられる。また、トランジスタ,FET、オペアンプ等の能動素子を利用して、コンデンサにガスセンサ素子のセンサ抵抗値や抵抗器の抵抗値に応じた電流を流して、コンデンサを充電し、あるいはコンデンサを放電させることもできる。
In addition, the charging circuit may be any circuit that can charge the capacitor in accordance with the first potential state signal input to the pulse input point, and the discharge circuit is the second circuit input to the pulse input point. Any circuit can be used as long as it can discharge the capacitor in accordance with the signal in the potential state.
However, the circuit configuration is such that at least one of the charging current of the charging circuit and the discharging current of the discharging circuit varies depending on the sensor resistance value of the gas sensor element. For example, a charging circuit in which a charging resistor having a resistance value Rc and a capacitor having a capacitance C are connected in series to form a CR series circuit having a first time constant τ1 = CRc, or a discharging resistor having a resistance value Rd And a capacitor having an electrostatic capacity C connected in series to form a CR series circuit having a second time constant τ2 = CRd. In addition, by using an active element such as a transistor, FET, or operational amplifier, a current corresponding to the sensor resistance value of the gas sensor element or the resistance value of the resistor is passed through the capacitor to charge the capacitor or discharge the capacitor. it can.

さらに、充電回路において、コンデンサへの充電電流は、パルス入力点からコンデンサへ流入するように構成しても良いが、入力したパルス信号によって、スイッチング素子を駆動し、このスイッチング素子を介して別途の電源からコンデンサに充電させることもできる。
また、放電回路において、コンデンサからの放電電流は、コンデンサからパルス入力点に向かって流出させるようにしても良いが、入力したパルス信号によって、スイッチング素子を駆動し、スイッチング素子を介してコンデンサを放電させることもできる。
Furthermore, in the charging circuit, the charging current to the capacitor may be configured to flow from the pulse input point to the capacitor. However, the switching element is driven by the input pulse signal, and a separate current is supplied via the switching element. The capacitor can be charged from the power source.
In the discharge circuit, the discharge current from the capacitor may flow from the capacitor toward the pulse input point. However, the switching element is driven by the input pulse signal, and the capacitor is discharged via the switching element. It can also be made.

なお、パルス信号の繰り返し周期Tpを十分小さくする、つまり周波数fpを高くすることで、動作点の電位のリップルが小さくなり、コンデンサの一端(動作点)の電位はほぼ一定値となる。このため、動作点の電位を取得手段において直接A/D変換してセンサ出力値を取得しても、A/D変換値が充放電による変動に影響されなくなり好ましい。   Note that by making the repetition period Tp of the pulse signal sufficiently small, that is, by increasing the frequency fp, the ripple of the potential at the operating point becomes small, and the potential at one end (operating point) of the capacitor becomes a substantially constant value. For this reason, even if the sensor output value is acquired by directly A / D converting the potential of the operating point in the acquisition unit, the A / D conversion value is preferably not affected by fluctuation due to charge / discharge.

また、充電用抵抗器及び放電用抵抗器としては、一定の抵抗値を有する固定抵抗器を用いることができる。また、可変抵抗器を用いることもできる。可変抵抗器を用いると、抵抗値を適宜変化させることによって、センサ抵抗値Rsが数桁分など広い範囲にわたって変化した場合にも対応することができるようになる。あるいは、各ガスセンサ素子の特定のバラツキを可変抵抗器の抵抗値の調整で吸収することもできる。さらには、上記特定ガスとは異なる別のガスに反応して抵抗値が変化するなど、別の特性を有するガスセンサ素子を抵抗器として用いることもできる。   Further, as the charging resistor and the discharging resistor, a fixed resistor having a certain resistance value can be used. A variable resistor can also be used. When the variable resistor is used, it is possible to cope with a case where the sensor resistance value Rs changes over a wide range such as several digits by appropriately changing the resistance value. Alternatively, the specific variation of each gas sensor element can be absorbed by adjusting the resistance value of the variable resistor. Furthermore, a gas sensor element having other characteristics such as a resistance value changing in response to another gas different from the specific gas can be used as the resistor.

さらに、上記ガス検出装置であって、前記パルス信号のデューティ比の変化方向のうち、上記デューティ比を変化させると、前記センサ出力値が低下する方向を出力値低下方向とし、この逆に、前記センサ出力値が上昇する方向を出力値上昇方向としたとき、前記変更指示手段により、前記センサ出力値が満たす前記所定条件は、起動後、第1時間経過後から第2時間経過までの第1所定期間内において、前記パルス信号のデューティ比を出力値低下方向に変化させて、上記センサ出力値を一旦目標値以下とした後、または、目標値以下のセンサ出力値を、前記パルス信号のデューティ比を出力値上昇方向に変化させて、上記センサ出力値を目標値以上にできたか否かであり、前記活性化判断手段は、前記パルス信号のデューティ比を、上記センサ出力値が上記所定条件を満たした時点のデューティ比に固定し、上記第2時間よりも後の第3時間経過時において、上記センサ出力値が上記目標値を含む所定変動許容範囲内の値であるときに、前記ガスセンサ素子が活性化していると判断するガス検出装置とすると良い。   Further, in the gas detection device, when the duty ratio is changed among the change directions of the duty ratio of the pulse signal, a direction in which the sensor output value decreases is set as an output value decrease direction. When the direction in which the sensor output value increases is defined as the output value increasing direction, the predetermined condition that the sensor output value satisfies by the change instructing means is a first time from the first time to the second time after the start. Within a predetermined period, the duty ratio of the pulse signal is changed in the direction of decreasing the output value, and the sensor output value is once set below the target value, or the sensor output value below the target value is set to the duty of the pulse signal. Whether the sensor output value is equal to or higher than the target value by changing the ratio in the direction of increasing the output value, and the activation determining means determines the duty ratio of the pulse signal as described above. The sensor output value is fixed to the duty ratio at the time when the predetermined condition is satisfied, and the sensor output value is a value within a predetermined fluctuation allowable range including the target value when a third time elapses after the second time. In this case, a gas detection device that determines that the gas sensor element is activated may be used.

本発明のガス検出装置では、変更指示手段によりセンサ出力値が満たす所定条件は、第1所定期間内においてパルス信号のデューティ比を出力値低下方向に変化させて、一旦、センサ出力値を目標値以下とした後、あるいは元々目標値以下であったセンサ出力値を、デューティ比を出力値上昇方向に変化させて、センサ出力値を目標値以上にできたか否かとしている。このような条件を満足すれば、その時点では、センサ出力値は、ほぼ目標値近傍の値となっていることになる。
そこで、活性化判断手段では、パルス信号をその時点のデューティ比に固定したまま、その推移を観察する。ここで、もしガスセンサ素子が活性化されていて、センサ抵抗値が安定していれば、センサ出力値も余り変化しない。一方、活性化が完了していない場合には、センサ抵抗値がさらに変動するため、センサ出力値も変動する。従って、第3時間経過時でのセンサ出力値が所定変動許容範囲内の値であれば、ガスセンサ素子が活性化したと判断できることとなる。
しかも、この場合には、既にパルス信号のデューティ比は所定条件を満たす値、あるいはそれに近い値、つまりセンサ出力値が目標値に近い値となっているので、活性化判断手段でガスセンサ素子が活性化していると判断されれば、その後直ちに、ガス濃度昇降検知手段で、センサ出力値を用いて特定ガスの濃度の昇降を検知することができる。
In the gas detection device of the present invention, the predetermined condition that the sensor output value satisfies by the change instructing means is that the duty ratio of the pulse signal is changed in the output value decreasing direction within the first predetermined period, and the sensor output value is temporarily set to the target value. Whether the sensor output value is equal to or higher than the target value by changing the duty ratio in the increasing direction of the output value of the sensor output value that was originally equal to or lower than the target value. If such a condition is satisfied, at that time, the sensor output value is almost in the vicinity of the target value.
Therefore, the activation determination means observes the transition while fixing the pulse signal to the duty ratio at that time. Here, if the gas sensor element is activated and the sensor resistance value is stable, the sensor output value does not change much. On the other hand, when the activation is not completed, the sensor resistance value further varies, so that the sensor output value also varies. Therefore, if the sensor output value when the third time elapses is a value within the predetermined fluctuation allowable range, it can be determined that the gas sensor element is activated.
In addition, in this case, since the duty ratio of the pulse signal is already a value that satisfies the predetermined condition, or a value close thereto, that is, the sensor output value is close to the target value, the activation determination means activates the gas sensor element. If it is determined that the gas concentration is increased, the gas concentration increase / decrease detection means can immediately detect the increase / decrease in the concentration of the specific gas using the sensor output value.

なお、パルス信号のデューティ比の変化範囲には限界(理論的に0%を越え100%未満、実際には例えば1〜99%)がある。従って、デューティ比をその上限値または下限値としても、センサ出力値を目標値近傍の値にできない場合には、活性化判断手段による判断は行わないようにするのが好ましい。このような場合には、ガスセンサ素子が活性化しているとは考えられないからである。   Note that there is a limit (theoretically exceeding 0% and less than 100%, actually, for example, 1 to 99%) in the change range of the duty ratio of the pulse signal. Therefore, even when the duty ratio is set to the upper limit value or the lower limit value, it is preferable not to perform the determination by the activation determination means when the sensor output value cannot be a value near the target value. This is because in such a case, it is not considered that the gas sensor element is activated.

さらに、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。   Furthermore, it is good to set it as the autoventilation system for vehicles containing the gas detection apparatus of any one of Claims 1-3.

これらの車両用オートベンチレーションシステムでは、ガス検出装置を用いることで、短時間、あるいは瞬断の後の再起動においても、早い段階でガス検知を行うことができるから、再起動から早い段階でフラップの開閉を適切に行うことができる。   In these vehicle auto-ventilation systems, by using a gas detection device, gas detection can be performed at an early stage even in a short time or even after restart after a momentary interruption. The flap can be opened and closed appropriately.

本発明の実施の形態について、図1〜図11を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に、本実施例のガス検出装置10とこれを含む車両用オートベンチレーションシステム(以下、単にシステムともいう)100の概略構成を示す。このシステム100は、被測定ガス中の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、自動車の車室内の空気を、外気取り入れ及び内気循環のいずれかに切り替え制御するベンチレーション機構30と、このベンチレーション機構30のフラップ34を濃度信号LVに従って制御するフラップ制御機構40とを備える。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a gas detection apparatus 10 according to the present embodiment and a vehicle auto ventilation system (hereinafter also simply referred to as a system) 100 including the same. This system 100 controls the gas detection device 10 that outputs a concentration signal LV according to the concentration change of the specific gas in the gas to be measured and the air in the interior of the automobile to either outside air intake or inside air circulation. A ventilation mechanism 30 and a flap control mechanism 40 for controlling the flap 34 of the ventilation mechanism 30 according to the density signal LV are provided.

まずガス検出装置10について説明する。このガス検出装置10は、環境気体(本実施例では大気)中にCO,HCなど還元性ガス成分がある場合に、これに反応し、還元性ガス成分の濃度上昇と共にセンサ抵抗値Rsが低下するタイプの酸化物半導体のガスセンサ素子17を用いるものである。このガスセンサ素子17は、図示しないヒータに近接した位置に配置されており、このヒータに通電することによって加熱されることで、還元性ガスの検出能力を発揮する。ガスセンサ素子17とヒータとは、外気が流入可能としつつ1つの容器内に配置されてガスセンサを成し、自動車の車室外に配置されている。このガスセンサ素子17のセンサ抵抗値Rsは、還元性ガスの濃度や温度・湿度などの環境変化によって、通常5kΩ〜1MΩの範囲で変化する。   First, the gas detection device 10 will be described. This gas detection device 10 reacts when there is a reducing gas component such as CO and HC in the environmental gas (atmosphere in this embodiment), and the sensor resistance value Rs decreases as the concentration of the reducing gas component increases. A gas sensor element 17 of an oxide semiconductor is used. The gas sensor element 17 is disposed at a position close to a heater (not shown). The gas sensor element 17 is heated by energizing the heater and exhibits a reducing gas detection capability. The gas sensor element 17 and the heater are arranged in one container while allowing outside air to flow in to form a gas sensor, and are arranged outside the passenger compartment of the automobile. The sensor resistance value Rs of the gas sensor element 17 usually varies in the range of 5 kΩ to 1 MΩ due to environmental changes such as the concentration of reducing gas, temperature and humidity.

本実施例では、このガスセンサ素子17のセンサ抵抗値Rsの変化を、検出回路11を用いて、出力電圧Voutに変換し、さらに、A/D変換してセンサ出力値S(n)とする。このセンサ出力値S(n)をマイクロコンピュータ20に取り込んで、その変化の様子から、還元性ガスの濃度上昇及び濃度低下を検知し、フラップ34の開閉を行う。   In the present embodiment, the change in the sensor resistance value Rs of the gas sensor element 17 is converted into the output voltage Vout by using the detection circuit 11, and further A / D converted into the sensor output value S (n). The sensor output value S (n) is taken into the microcomputer 20, and from the state of the change, the increase and decrease of the concentration of the reducing gas are detected, and the flap 34 is opened and closed.

図1に示す検出回路11は、ガスセンサ素子17を駆動して、このガスセンサ素子17のセンサ抵抗値Rsの変化に応じた出力電圧Voutを得るための回路であり、後述するように、パルス信号Scを入力するパルス入力端子(パルス入力点)18と、出力端子(動作点)19とを有する。検出回路11には、静電容量C(本実施例では3.3μF)のコンデンサ12と、このコンデンサ12を充電する充電回路13と、コンデンサ12を放電する放電回路16とが含まれる。
このうち充電回路13は、抵抗値Rc(本実施例では7.5kΩ)の充電用抵抗器14、及びダイオード15を含む。この充電回路13において、充電用抵抗器14とダイオード15は直列に接続され、その一端がパルス入力端子18に接続される一方、他端がコンデンサ12の一端12Aと接続している。なお、コンデンサ12の他端12Bは接地されている。
一方、放電回路16には、上記したガスセンサ素子17を含む。この放電回路16において、ガスセンサ素子17はコンデンサ12と並列に配置されており、ガスセンサ素子17の一端17Aがコンデンサ12の一端12Aと接続し、他端17Bが接地されている。
なお、ガスセンサ素子17の一端17A(コンデンサ12の一端12A)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。出力端子19にはこの動作点(ガスセンサ素子17の一端17A)の電位が導かれている。また、ダイオード15は、コンデンサ12側をカソードとした向きで接続されている。
The detection circuit 11 shown in FIG. 1 is a circuit for driving the gas sensor element 17 to obtain an output voltage Vout according to a change in the sensor resistance value Rs of the gas sensor element 17, and as will be described later, the pulse signal Sc Input terminal (pulse input point) 18 and an output terminal (operating point) 19. The detection circuit 11 includes a capacitor 12 having a capacitance C (3.3 μF in this embodiment), a charging circuit 13 for charging the capacitor 12, and a discharging circuit 16 for discharging the capacitor 12.
Among these, the charging circuit 13 includes a charging resistor 14 having a resistance value Rc (7.5 kΩ in this embodiment) and a diode 15. In the charging circuit 13, the charging resistor 14 and the diode 15 are connected in series, one end of which is connected to the pulse input terminal 18, and the other end is connected to the one end 12 </ b> A of the capacitor 12. The other end 12B of the capacitor 12 is grounded.
On the other hand, the discharge circuit 16 includes the gas sensor element 17 described above. In the discharge circuit 16, the gas sensor element 17 is arranged in parallel with the capacitor 12, one end 17A of the gas sensor element 17 is connected to one end 12A of the capacitor 12, and the other end 17B is grounded.
Note that one end 17A of the gas sensor element 17 (one end 12A of the capacitor 12) is an operating point at which the potential changes as the sensor resistance value Rs changes. The potential of this operating point (one end 17A of the gas sensor element 17) is led to the output terminal 19. The diode 15 is connected in a direction in which the capacitor 12 side is the cathode.

検出回路11は、内部にA/D変換回路21及びマイクロコンピュータ20を含んでいる。マイクロコンピュータ20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などを含み、図1に破線で示すようにA/D変換回路21をも含むことがある。
A/D変換回路21に入力された検出回路11の出力電圧Voutは、所定間隔毎(本実施例では0.1sec毎)にA/D変換されて、デジタルのA/D変換値であるセンサ出力値S(n)となる。nは順序を表す一連の整数である。
センサ入力端子20Aを通じて入力されたセンサ出力値S(n)を、マイクロコンピュータ20で処理することにより、ガスセンサ素子11のセンサ抵抗値Rsやその変化などから還元性ガスの濃度変化を検知する。このA/D変換回路21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。
The detection circuit 11 includes an A / D conversion circuit 21 and a microcomputer 20 inside. The microcomputer 20 includes a microprocessor that performs operations of a known configuration, a RAM that temporarily stores programs and data, a ROM that stores programs and data, and the like, as shown by a broken line in FIG. A circuit 21 may also be included.
The output voltage Vout of the detection circuit 11 input to the A / D conversion circuit 21 is A / D converted at predetermined intervals (in this embodiment, every 0.1 sec), and is a digital A / D conversion value sensor. The output value is S (n). n is a series of integers representing the order.
By processing the sensor output value S (n) input through the sensor input terminal 20A by the microcomputer 20, the concentration change of the reducing gas is detected from the sensor resistance value Rs of the gas sensor element 11 and the change thereof. The A / D conversion circuit 21 converts 0 to 5 V into an 8-bit digital value, and the resolution is about 20 mV (≈5 V / 2 8 = 19.5 mV).

このマイクロコンピュータ20は、センサ出力値S(n)に応じて、そのパルス出力端子20Bからパルス信号Scを出力する。このパルス信号Scによって検出回路11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(本実施例ではfp=2kHz)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=100t1/(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。本実施例では、パルス出力端子20Bとしてマイクロコンピュータ20のオープンドレイン端子を用い、パルス信号Scの繰り返し周波数fpを一定(fp=2kHz)としつつ、そのデューティ比DTを適宜変更する。なお、本実施例のガス検出装置10は、+5Vの片電源で駆動されるシステムである。   The microcomputer 20 outputs a pulse signal Sc from the pulse output terminal 20B according to the sensor output value S (n). The detection circuit 11 is driven by the pulse signal Sc. This pulse signal Sc is a pulse signal in which two potentials of 0 V (ground potential) and +5 V appear alternately as shown in a circle in the lower part of FIG. 1, and a repetition frequency fp (fp = 2 kHz in this embodiment). The + 5V potential (first potential) is continued for time t1, and 0V (second potential) is continued for time t2. Accordingly, the duty ratio DT (%) of the pulse signal Sc is given by DT = 100t1 / (t1 + t2). The sum of t1 and t2 is the repetition period Tp (= t1 + t2). In this embodiment, the open drain terminal of the microcomputer 20 is used as the pulse output terminal 20B, and the duty ratio DT is appropriately changed while the repetition frequency fp of the pulse signal Sc is constant (fp = 2 kHz). In addition, the gas detection apparatus 10 of a present Example is a system driven with a + 5V single power supply.

ついで、検出回路11の動作について説明する。まず、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18に印加されると、ダイオード15がONして、充電用抵抗器14及びダイオード15を通じてコンデンサ12が充電される。つまり、充電用抵抗器14とダイオード15(充電回路13)は、パルス入力端子18が第1の電位状態にあるときに、コンデンサ12を充電する。従って、この期間t1にはコンデンサ12の両端間の電圧(出力電圧Vout)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18に印加されると、ダイオード15がOFFするので、コンデンサ12に充電された電荷は、ガスセンサ素子17を通じて放電される。つまり、コンデンサ12と並列に接続されたガスセンサ素子17は、パルス入力端子18が第2の電位状態にあるときに、コンデンサ12を放電させる放電回路16を構成している。したがって、この期間t2には、コンデンサ12の両端間の電圧(出力電圧Vout)が下降する。なお、この放電の時定数(第2の時定数)τ2は、τ2=CRsである。
Next, the operation of the detection circuit 11 will be described. First, when +5 V which is the first potential (high level) of the pulse signal Sc is applied to the pulse input terminal 18, the diode 15 is turned on, and the capacitor 12 is charged through the charging resistor 14 and the diode 15. The That is, the charging resistor 14 and the diode 15 (charging circuit 13) charge the capacitor 12 when the pulse input terminal 18 is in the first potential state. Therefore, the voltage across the capacitor 12 (output voltage Vout) rises during this period t1. The time constant (first time constant) τ1 for charging is τ1 = C · Rc · Rs / (Rc + Rs).
On the other hand, when 0 V, which is the second potential (low level) of the pulse signal Sc, is applied to the pulse input terminal 18, the diode 15 is turned off. Is done. That is, the gas sensor element 17 connected in parallel with the capacitor 12 forms a discharge circuit 16 that discharges the capacitor 12 when the pulse input terminal 18 is in the second potential state. Therefore, during this period t2, the voltage across the capacitor 12 (output voltage Vout) drops. Note that the time constant (second time constant) τ2 of this discharge is τ2 = CRs.

この検出回路11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、出力電圧Vout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、A/D変換回路21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、本実施例では、上記したようにfp=2kHzとしている。このため、検出回路11とA/D変換回路21とを、即ち、出力端子19をA/D変換回路21に直接接続してもリップルに起因してA/D変換値(センサ出力値S(n))に変動が生じることはない。   Since the detection circuit 11 operates as described above, by repeatedly inputting the pulse signal Sc, the charge charged during the time t1 and the charge discharged during the time t2 are in a steady state, As shown in the upper circle in FIG. 1, the output voltage Vout has an almost constant value although it has a slight ripple of the ripple voltage Vr. Here, the frequency fp of the pulse signal Sc is preferably set to a sufficiently high frequency that is lower than the resolution of about 20 mV of the A / D conversion circuit 21, and in this embodiment, fp = 2 kHz as described above. For this reason, even if the detection circuit 11 and the A / D conversion circuit 21, that is, the output terminal 19 is directly connected to the A / D conversion circuit 21, an A / D conversion value (sensor output value S ( There is no variation in n)).

次いで、この検出回路11を含むガス検出装置10において、ガスセンサ素子17のセンサ抵抗値Rsを変化させた場合の出力電圧Vout(センサ出力値S(n))の変化を図2に示す。このグラフでは、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17に代えて、可変抵抗器を図1に示す回路に取り付けて、出力電圧Vout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、出力電圧Vout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、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12の端子間の電圧(出力電圧Vout)が高くなるからである。
Next, in the gas detection device 10 including the detection circuit 11, changes in the output voltage Vout (sensor output value S (n)) when the sensor resistance value Rs of the gas sensor element 17 is changed are shown in FIG. In this graph, the duty ratio DT (%) of the pulse signal Sc is used as a parameter. Actually, instead of the gas sensor element 17, a variable resistor was attached to the circuit shown in FIG. 1, and the output voltage Vout was measured.
As can be easily understood, even when the duty ratio DT of the pulse signal Sc is constant, the output voltage Vout changes when the sensor resistance value Rs changes. As the sensor resistance value Rs increases, the time constant τ2 of discharge increases and it becomes difficult to discharge, and the voltage between the terminals of the capacitor 12 (output voltage Vout) increases until the charge to be charged and the charge to be discharged are balanced. Because it becomes.

なお、上記したように、パルス信号の周波数fp=2kHz、充電用抵抗器14の抵抗値Rc=7.5kΩ、コンデンサ12の静電容量C=3.3μFである。図2に示す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の増加に応じて出力電圧Voutが単調かつ緩やかに増加している。このため出力電圧Vout、従ってこれをA/D変換したセンサ出力値S(n)と、印加しているパルス信号のデューティ比DTから、センサ抵抗値Rsを求めることができる。また、デューティ比DTを一定とした場合、センサ抵抗値Rsが低下(還元性ガスの濃度上昇に相当)するとセンサ出力値S(n)も低下し、センサ抵抗値Rsが上昇(還元性ガスの濃度低下に相当)するとセンサ出力値S(n)も上昇する。このことから、センサ出力値S(n)の変化から、センサ抵抗値Rsの変化、さらには還元性ガスの濃度変化を検知可能であることが判る。   As described above, the frequency of the pulse signal fp = 2 kHz, the resistance value Rc of the charging resistor 14 is 7.5 kΩ, and the capacitance C of the capacitor 12 is 3.3 μF. As can be seen from this graph shown in FIG. 2, when the duty ratio DT is constant, the output voltage Vout increases monotonously and gradually as the sensor resistance value Rs increases. Therefore, the sensor resistance value Rs can be obtained from the output voltage Vout, and thus the sensor output value S (n) obtained by A / D converting the output voltage Vout and the duty ratio DT of the applied pulse signal. When the duty ratio DT is constant, if the sensor resistance value Rs decreases (corresponding to an increase in reducing gas concentration), the sensor output value S (n) also decreases, and the sensor resistance value Rs increases (reducing gas concentration). Sensor output value S (n) also increases. From this, it can be seen that the change in the sensor resistance value Rs and the change in the concentration of the reducing gas can be detected from the change in the sensor output value S (n).

さらに、グラフから容易に理解できるように、この検出回路11では、センサ抵抗値Rsが数桁(例えば1kΩ〜1MΩまで3桁)分変化しても、測定可能であることを示している。
その上、この検出回路11の特性のグラフは、ガスセンサ素子17のセンサ抵抗値Rsが、還元性ガスの濃度のみならず、温度や湿度などの環境によって大きく変化した場合にも、パルス信号Scのデューティ比DTを変化させることで、出力電圧Voutを適当な値の範囲に変化させて、精度良く特定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=90%のパルス信号Scを検出回路11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を想定する。この場合には、出力電圧Voutが4.2V程度の高い値に偏る。この状態で還元性ガスの濃度が増えたためにセンサ抵抗値Rsが若干低下したとしても、グラフの傾きが小さいので出力電圧Voutの変化が小さく、正確に還元性ガスの濃度変化を検知することは難しい。
Further, as can be easily understood from the graph, this detection circuit 11 shows that measurement is possible even if the sensor resistance value Rs changes by several digits (for example, three digits from 1 kΩ to 1 MΩ).
In addition, the graph of the characteristics of the detection circuit 11 shows that the pulse signal Sc can be obtained even when the sensor resistance value Rs of the gas sensor element 17 varies greatly depending not only on the concentration of the reducing gas but also on the environment such as temperature and humidity. By changing the duty ratio DT, the output voltage Vout is changed to an appropriate value range, and it is shown that the concentration change of the specific gas can be detected with high accuracy.
For example, it is assumed that the sensor resistance value Rs changes to a value of 100 kΩ or more due to a change in the environment when a pulse signal Sc having a duty ratio DT = 90% is input to the detection circuit 11. In this case, the output voltage Vout is biased to a high value of about 4.2V. Even if the sensor resistance value Rs slightly decreases because the concentration of the reducing gas increases in this state, the change in the output voltage Vout is small because the slope of the graph is small, and it is possible to accurately detect the concentration change of the reducing gas. difficult.

これに対し、パルス信号Scのデューティ比DTをDT=10%に変更すると、出力電圧Voutは2.5V程度になり、グラフの傾きも大きくなる。このため、この状態でさらに還元性ガスの濃度が増えてセンサ抵抗値Rsが若干低下すると、出力電圧Voutが大きく変化する。従って、正確に還元性ガスの濃度変化を検知することができる。つまり、このようにしてデューティ比DTを変化させることで、出力電圧Voutを所定範囲内にしておくことができ、還元性ガス(特定ガス)の濃度変化を精度良く検知することができる。本実施例においては、このように検出回路11の出力電圧Vout及びセンサ出力値S(n)が適切な所定範囲となるように、パルス信号Scのデューティ比DTを適切な値に変更する動作を、「合わせ込み」と言うことがある。
またさらに、ガスセンサ素子17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。
On the other hand, when the duty ratio DT of the pulse signal Sc is changed to DT = 10%, the output voltage Vout becomes about 2.5 V, and the slope of the graph increases. For this reason, when the concentration of the reducing gas further increases in this state and the sensor resistance value Rs slightly decreases, the output voltage Vout changes greatly. Therefore, it is possible to accurately detect the concentration change of the reducing gas. That is, by changing the duty ratio DT in this manner, the output voltage Vout can be kept within a predetermined range, and the concentration change of the reducing gas (specific gas) can be accurately detected. In this embodiment, the operation of changing the duty ratio DT of the pulse signal Sc to an appropriate value so that the output voltage Vout and the sensor output value S (n) of the detection circuit 11 are in an appropriate predetermined range in this way. , Sometimes referred to as “combination”.
Furthermore, even when there is a variation in the characteristics of the gas sensor element 17, it is possible to measure by absorbing the variation by changing the duty ratio DT of the pulse signal Sc.

一方、マイクロコンピュータ20の出力端子20Cからは、フラップ駆動機構40を制御するための濃度高信号(LV=1)と濃度低信号(LV=0)のいずれかの濃度信号LVが出力される。このフラップ制御機構40は、自動車の内気循環及び外気取り入れを制御するベンチレーション機構30のフラップ34を制御するものである。
このベンチレーション機構30は、本実施例では具体的には、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。
フラップ制御機構40のうち、フラップ駆動回路41は、マイクロコンピュータ20からの濃度信号LV、本実施例に即して言えば、COなどの還元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、モータなどのアクチュエータ42を動作させる。これにより、アクチュエータ22がフラップ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。
On the other hand, either a high density signal (LV = 1) or a low density signal (LV = 0) for controlling the flap drive mechanism 40 is output from the output terminal 20C of the microcomputer 20. The flap control mechanism 40 controls the flap 34 of the ventilation mechanism 30 that controls the inside air circulation and outside air intake of the automobile.
Specifically, in this embodiment, the ventilation mechanism 30 is connected to a duct 31 connected to the interior of the vehicle interior in a bifurcated manner, and an internal air intake duct 32 for taking in and circulating the internal air and an external air intake duct 33 for taking in the external air. The flap 34 for switching between and is controlled.
In the flap control mechanism 40, the flap drive circuit 41 indicates whether the concentration signal LV from the microcomputer 20 has increased or decreased in terms of the concentration of a reducing gas component such as CO, according to this embodiment. The actuator 42 such as a motor is operated according to the density signal LV. As a result, the actuator 22 rotates the flap 34 to connect either the inside air intake duct 32 or the outside air intake duct 33 to the duct 31.

具体的には、図3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がハイレベル(LV=1)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(LV=0)の場合には、特定ガス(本実施例では還元性ガス)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(LV=1)の場合には、車室外の還元性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。   Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 3, after performing the initial setting in step S1, the density level signal LV is acquired in step S2, and in step S3, the density signal LV is at a high level (LV = 1). It is determined whether or not there is a high density signal. Here, when No, that is, when a low concentration signal is being generated (LV = 0), since the concentration of the specific gas (reducing gas in this embodiment) is low, instructing the fully opening of the flap 34 in step S4. . Thereby, the flap 34 rotates, the outside air intake duct 33 is connected to the duct 31, and the outside air is taken into the vehicle interior. On the other hand, if Yes in step S3, that is, if a high concentration signal is being generated (LV = 1), the concentration of the reducing gas outside the passenger compartment is high, so in step S5, the flap 34 is instructed to be fully closed. As a result, the flap 34 is rotated, the inside air intake duct 32 is connected to the duct 31, the introduction of the outside air is blocked, and the inside air is circulated.

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。   A fan 35 that pumps air is installed in the duct 31. The flap drive circuit 21 may open and close the flap 34 only according to the concentration signal LV. For example, a microcomputer or the like is used to indicate the concentration signal LV from the gas detection device 10 as well as the broken line in the figure. As shown, the flap 34 may be opened and closed in consideration of information from, for example, a room temperature sensor, a humidity sensor, and an outside air temperature sensor.

ところで、本実施例において用いるガスセンサ素子17は、前述したように、例えば200〜300℃程度に加熱して活性化させる必要がある。このため、ガスセンサ素子17の近傍に図示しないヒータを配置し、これに通電してガスセンサ素子17を加熱することで、ガスセンサ素子17を活性化させている。しかるに、ヒータに通電を開始しても、ガスセンサ素子17が活性化し、還元性ガスの濃度変化によってセンサ抵抗値Rsが変化するようになると共に、センサ抵抗値Rsが安定して、ガス検知に用いうるようになるまでには、時間が掛かる。そこで、本実施例のガス検出装置10でも、ガス検出装置10の起動後、ガスセンサ素子17が活性化し、そのセンサ抵抗値Rsが安定になるのに必要な所定時間(具体的には30秒)の経過を待ってから、ガス検知を開始するように制御を行って、誤検知を防止している。   By the way, as described above, the gas sensor element 17 used in this embodiment needs to be activated by heating to about 200 to 300 ° C., for example. For this reason, a heater (not shown) is disposed in the vicinity of the gas sensor element 17, and the gas sensor element 17 is activated by energizing the heater to heat the gas sensor element 17. However, even if energization of the heater is started, the gas sensor element 17 is activated, the sensor resistance value Rs changes due to the concentration change of the reducing gas, and the sensor resistance value Rs is stabilized and used for gas detection. It takes time to get it. Therefore, also in the gas detection device 10 of the present embodiment, after the gas detection device 10 is started, the gas sensor element 17 is activated and a predetermined time (specifically, 30 seconds) required for the sensor resistance value Rs to become stable. After waiting for elapse of time, control is performed so as to start the gas detection to prevent erroneous detection.

しかしながら、ガス検出装置10(車両用オートベンチレーションシステム100)は、その性質上、使用終了後、ごく短時間で再起動され、再び使用される場合がある。例えば、自動車を長時間運転した後(つまりガスセンサ素子が活性化し、センサ抵抗値Rsが安定した後)、停車させエンジンを停止させる。そしてその後、例えば数秒以内に再度エンジンを掛け、走行を再開する場合がある。また、走行中の振動やノイズなどにより、ガス検出装置10の電源電圧が一瞬の間だけ低下(瞬断)し、マイクロコンピュータ20がリセットされて、ガス検出装置10が再起動される場合がある。   However, due to its nature, the gas detection device 10 (vehicle autoventilation system 100) may be restarted in a very short time after use and used again. For example, after driving the automobile for a long time (that is, after the gas sensor element is activated and the sensor resistance value Rs is stabilized), the vehicle is stopped and the engine is stopped. Then, after that, for example, the engine may be restarted within a few seconds to resume running. In addition, the power supply voltage of the gas detection device 10 may be decreased (instantaneous interruption) for a moment due to vibration or noise during traveling, the microcomputer 20 may be reset, and the gas detection device 10 may be restarted. .

このような場合には、ガスセンサ素子17が、再起動の当初から既に活性化していたり、短時間で活性化させることができる。つまり、短時間で、ガス検知を再開して、システム100を作動させることができるはずである。そこで、本実施例では、以下のようにして、ガスセンサ素子17の活性化の判断を行い、再起動から短期間でガス検知の再開を図る。
なお、上述の構成を有するガス検出装置10(車両用オートベンチレーションシステム100)では、前述したように、ガスセンサ素子17の変動するセンサ抵抗値Rsに応じて、適切な範囲の出力電圧Vout(センサ出力値S(n))で還元性ガスの濃度変化が検知ができるように、パルス信号Scのデューティ比DTを変化させて、適切なデューティ比DTとする「合わせ込み」を行う必要がある。そこで、活性化の判断と合わせ込みの両者を以下のようにして行う。
In such a case, the gas sensor element 17 has already been activated from the beginning of restart or can be activated in a short time. That is, it should be possible to restart the gas detection and operate the system 100 in a short time. Therefore, in this embodiment, the activation of the gas sensor element 17 is determined as follows, and the gas detection is restarted in a short period after the restart.
Note that, in the gas detection device 10 (vehicle auto-ventilation system 100) having the above-described configuration, as described above, the output voltage Vout (sensor) in an appropriate range according to the sensor resistance value Rs that the gas sensor element 17 varies. It is necessary to perform “matching” by changing the duty ratio DT of the pulse signal Sc to obtain an appropriate duty ratio DT so that the change in concentration of the reducing gas can be detected by the output value S (n)). Therefore, both the determination of the activation and the combination are performed as follows.

また、図2のグラフから判るように、センサ抵抗値Rsと出力電圧Voutとは、センサ抵抗値Rsが増加すると出力電圧Voutも増加する関係になっている。従って、同様に、センサ抵抗値Rsが増加するとセンサ出力値S(n)も同様に増加する関係となっている。 また、前提として、本実施例に用いるガスセンサ素子17は、十分に冷えた状態からその温度をヒータを用いて上昇させると、通常、センサ抵抗値Rsは(従って、出力電圧Vout及びセンサ出力値S(n)も)加熱開始直後に、急上昇した後、緩やかに減少し、再び緩やかに上昇して安定した値となることが判っている。
一方、ガスセンサ素子17が冷えていない状態(前回の作動から時間が経っておらず、短時間で再起動した状態)では、加熱開始直後のセンサ抵抗値Rsの急上昇の大きさが小さくなり、緩やかに減少して安定な値となる場合が多い。
さらに、ガスセンサ素子が既に活性化している場合において、通電の瞬断など、ヒータへの通電がごく短時間だけ停止した場合には、ガスセンサ素子17のセンサ抵抗値Rsは、ほとんど変化しない。但し、マイクロコンピュータ20がリセットされることにより、パルス信号Scのデューティ比DTが初期値に変更されるため、出力電圧Vout及びセンサ出力値S(n)が、瞬断前の値と大きく食い違う値となる場合は有りうる。
As can be seen from the graph of FIG. 2, the sensor resistance value Rs and the output voltage Vout have a relationship in which the output voltage Vout increases as the sensor resistance value Rs increases. Accordingly, similarly, when the sensor resistance value Rs increases, the sensor output value S (n) also increases similarly. Further, as a premise, when the temperature of the gas sensor element 17 used in this embodiment is raised from a sufficiently cooled state using a heater, the sensor resistance value Rs is usually (therefore, the output voltage Vout and the sensor output value S). (n)) It has been found that immediately after the start of heating, it rises rapidly, then decreases slowly, rises slowly again, and becomes a stable value.
On the other hand, in a state where the gas sensor element 17 is not cooled (a state in which the time has not elapsed since the previous operation and has been restarted in a short time), the magnitude of the rapid increase in the sensor resistance value Rs immediately after the start of heating is reduced and is moderately slow. In many cases, the value decreases to a stable value.
Furthermore, when the gas sensor element has already been activated, the sensor resistance value Rs of the gas sensor element 17 hardly changes when the energization of the heater is stopped for a very short time, such as an instantaneous interruption of energization. However, since the duty ratio DT of the pulse signal Sc is changed to the initial value by resetting the microcomputer 20, the output voltage Vout and the sensor output value S (n) are greatly different from the values before the momentary interruption. It is possible that

本実施例のガス検出装置10では、マイクロコンピュータ20における制御を、図4〜図8に示すフローチャートに従って行う。
まず、自動車のキースイッチがON、あるいは、ノイズ等によりマイクロコンピュータ20がリセットされると、図4に示す本制御システムが立ち上がる。まずステップS11において、各種の初期設定を行う。例えば、濃度信号LVとして濃度低信号を発生させておく、具体的には濃度信号LVをローレベル(LV=0)としておく。これにより、起動当初は、フラップ34が内気循環側に回動された状態となる。また、時間カウンタを起動し、起動(再起動)からの時間経過を計測する。さらに、合わせ込み継続フラグをセットしておく。
In the gas detection apparatus 10 of the present embodiment, the control in the microcomputer 20 is performed according to the flowcharts shown in FIGS.
First, when the key switch of the automobile is turned on or the microcomputer 20 is reset due to noise or the like, the present control system shown in FIG. 4 is started. First, in step S11, various initial settings are performed. For example, a low density signal is generated as the density signal LV. Specifically, the density signal LV is set to a low level (LV = 0). Thereby, the flap 34 will be in the state rotated to the inside air circulation side at the beginning of starting. In addition, the time counter is activated, and the elapsed time from the activation (reactivation) is measured. Further, an alignment continuation flag is set.

ついで、ステップS12に進み、起動(再起動)から1秒経過したか否かを判断する。起動からの経過時間が1秒未満の場合(No)には、ステップS13に進み、検出回路11、A/D変換回路21を通じて、センサ出力値S(n)を取得する。その後、ステップS14に進み、サンプリング時間(本実施例では、0.1秒)の経過を待って、ステップS12に戻る。従って、起動直後からサンプリング時間毎(0.1秒毎)にセンサ出力値S(n)を取得し、起動から1秒経過した後に、ステップS15の「第1回活性判断&合わせ込み」サブルーチンに進む。   Next, the process proceeds to step S12, and it is determined whether or not 1 second has elapsed since the start (restart). When the elapsed time from the activation is less than 1 second (No), the process proceeds to step S13, and the sensor output value S (n) is acquired through the detection circuit 11 and the A / D conversion circuit 21. Then, it progresses to step S14, waits for progress of sampling time (this example 0.1 second), and returns to step S12. Accordingly, the sensor output value S (n) is acquired at every sampling time (every 0.1 second) immediately after the activation, and after 1 second has elapsed since the activation, the “first activation determination & adjustment” subroutine of step S15 is executed. move on.

このステップS15の「第1回活性判断&合わせ込み」サブルーチンでは、図5に示すフローにより処理を行う。まずステップS51で、目標値SMとして第1目標値SM1を代入する。本実施例では、具体的には、出力電圧Vout=1Vに相当するセンサ出力値S(n)の数値を第1目標値SM1としている。
ついで、ステップS52で、現在のセンサ出力値S(n)、つまり起動から1秒経過した時点でのセンサ出力値S(n)を、センサ1秒値S1に代入する。
In the “first activity determination & adjustment” subroutine in step S15, processing is performed according to the flow shown in FIG. First, in step S51, the first target value SM1 is substituted as the target value SM. In the present embodiment, specifically, the numerical value of the sensor output value S (n) corresponding to the output voltage Vout = 1V is set as the first target value SM1.
Next, in step S52, the current sensor output value S (n), that is, the sensor output value S (n) at the time when 1 second has elapsed since the start-up is substituted for the sensor 1-second value S1.

その後、ステップS53,S54,S55において、ステップS12,S13,S14と同様にして、起動から2.5秒経過するまで、サンプリング時間毎(0.1秒毎)にセンサ出力値S(n)を取得し続ける。そして、起動から2.5秒経過したら(ステップS53でYes)、ステップS56に進む。   Thereafter, in steps S53, S54, and S55, in the same manner as steps S12, S13, and S14, the sensor output value S (n) is set at every sampling time (every 0.1 second) until 2.5 seconds have elapsed from the start. Continue to get. Then, when 2.5 seconds have elapsed from the activation (Yes in step S53), the process proceeds to step S56.

ステップS56では、現在(起動から2.5秒経過時)のセンサ出力値S(n)と、前述のセンサ1秒値S1を用い、|S(n)−S1|<400であるか否かを判断する。つまり、起動から1秒経過時点と、2.5秒経過時点でのセンサ出力値S(n)を比較し、その差(その傾き)が所定値(本実施例では400)よりも小さいか否かを判断する。なお、センサ出力値S(n)の値で400というのは、出力電圧Voutに換算して、約32mVに相当する値である。   In step S56, whether or not | S (n) −S1 | <400 is used by using the current sensor output value S (n) (when 2.5 seconds have elapsed from the start) and the above-described sensor 1 second value S1. Judging. That is, the sensor output value S (n) at the time when 1 second has elapsed from the start and the time when 2.5 seconds have elapsed are compared, and whether or not the difference (its inclination) is smaller than a predetermined value (400 in this embodiment). Determine whether. The sensor output value S (n) of 400 is a value equivalent to about 32 mV in terms of the output voltage Vout.

このステップS56でNo、即ち、センサ1秒値S1に比して、起動後2.5秒経過時のセンサ出力値S(n)が大きく変化している場合には、まだセンサ出力値S(n)が大きく変化しており安定していないと考えられるので、メインルーチンに戻る。   In this step S56, No, that is, when the sensor output value S (n) at the time of 2.5 seconds after the start of change has greatly changed compared to the sensor 1 second value S1, the sensor output value S ( Since n) has changed greatly and is considered unstable, the process returns to the main routine.

一方、このステップS56でYes、即ち、センサ1秒値S1と、起動後2.5秒経過時のセンサ出力値S(n)の差が小さい場合には、センサ出力値S(n)が安定してガスセンサ素子17が活性化していると考えられる。そこで、ステップS57以下の処理を行う。
まず、ステップS57では、起動(再起動)から5秒経過したか否かを判断する。起動からの経過時間が5秒未満の場合(No)には、ステップS58に進みセンサ出力値S(n)を取得する。その後、ステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」に進む。
このステップT1の終了後、ステップS59に進み、サンプリング時間(0.1秒)の経過を待って、ステップS57に戻る。従って、起動から2.5秒〜5秒の期間、ステップS58でセンサ出力値S(n)を取得とステップT1のサブルーチンの処理を繰り返す。
そして、起動から5秒経過した後に、ステップS5Aに進む。
On the other hand, if this step S56 is Yes, that is, if the difference between the sensor 1-second value S1 and the sensor output value S (n) when 2.5 seconds have elapsed after startup is small, the sensor output value S (n) is stable. Therefore, it is considered that the gas sensor element 17 is activated. Therefore, the processing after step S57 is performed.
First, in step S57, it is determined whether or not 5 seconds have elapsed since activation (reactivation). When the elapsed time from the activation is less than 5 seconds (No), the process proceeds to step S58 to acquire the sensor output value S (n). Thereafter, the process proceeds to the “alignment process & alignment end determination process” in step T1.
After the end of step T1, the process proceeds to step S59, waits for the sampling time (0.1 second) to elapse, and returns to step S57. Accordingly, the sensor output value S (n) is acquired in step S58 and the subroutine of step T1 is repeated for a period of 2.5 seconds to 5 seconds from the start.
Then, after 5 seconds have elapsed from the start, the process proceeds to step S5A.

ここで、ステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」では、図8に示すフローにより処理を行う。まずステップT11で、目標値以下認識フラグがセットされているか否かを判断する。この目標値以下認識フラグは、次述する処理により、センサ出力値S(n)が、目標値SMを下回った値となった場合にセットされるフラグである。
このフラグがクリアされている場合(No)には、ステップT12に進む。ステップT12では、現在のセンサ出力値S(n)が、目標値SM(現時点では第1目標値SM1が代入されている)より大きいか否かを判断する。
Here, in the “matching process & matching end determination process” in step T1, the process is performed according to the flow shown in FIG. First, in step T11, it is determined whether or not a target value or less recognition flag is set. This target value or less recognition flag is a flag that is set when the sensor output value S (n) becomes a value lower than the target value SM by the processing described below.
If this flag is cleared (No), the process proceeds to step T12. In Step T12, it is determined whether or not the current sensor output value S (n) is larger than the target value SM (the first target value SM1 is currently substituted).

ここでYes、即ち、現在のセンサ出力値S(n)が、目標値SMより大きい場合には、ステップT13に進む。ステップT13では、検出回路11に入力するパルス信号Scのデューティ比DTが、下限値であるか否かを判断する。なお、本実施例のマイクロコンピュータ20では、パルス信号Scが取りうるデューティ比DTの範囲は0.4〜99.6%であるため、ステップT13における下限値は0.4%である。
デューティ比DTが下限値(0.4%)となっていない場合(No)には、ステップT14に進み、現在のデューティ比DTをDT=DT−△DT1の式に従って引き下げ、ステップT21に進む。この式のうち、△DT1は、デューティ比DTの減分(△DT1>0)である。
If Yes, that is, if the current sensor output value S (n) is larger than the target value SM, the process proceeds to Step T13. In step T13, it is determined whether or not the duty ratio DT of the pulse signal Sc input to the detection circuit 11 is a lower limit value. In the microcomputer 20 of the present embodiment, the range of the duty ratio DT that can be taken by the pulse signal Sc is 0.4 to 99.6%, so the lower limit value in step T13 is 0.4%.
When the duty ratio DT is not the lower limit value (0.4%) (No), the process proceeds to step T14, the current duty ratio DT is reduced according to the equation DT = DT−ΔDT1, and the process proceeds to step T21. In this equation, ΔDT1 is a decrement of the duty ratio DT (ΔDT1> 0).

図2に示すグラフから容易に理解できるように、検出回路11におけるガスセンサ素子17のセンサ抵抗値Rsが同じ値であっても、このようにしてパルス信号Scのデューティ比DTを引き下げると、出力電圧Voutが低い値となること、従って、センサ出力値S(n)も小さな値となることが判る。従って、本実施例では、デューティ比DTを引き下げる方向が、センサ出力値を低下させる出力値低下方向であり、この逆に、デューティ比DTを引き上げる方向が、センサ出力値を上昇させる出力値上昇方向である。
このことから、このステップT14を繰り返し実行すれば、パルス信号Scのデューティ比DTが徐々に引き下げられる。即ち、デューティ比DTを出力値低下方向に変化させる。これにより、同じセンサ抵抗値Rsであればセンサ出力値S(n)が徐々に小さくされる。従って、センサ出力値S(n)が目標値SMを下回る(ステップT12でNoとなる)ようにすることができる。但し、デューティ比DTが、その可変範囲(0.4〜99.6%)内に収まることが条件である。
As can be easily understood from the graph shown in FIG. 2, even if the sensor resistance value Rs of the gas sensor element 17 in the detection circuit 11 is the same value, if the duty ratio DT of the pulse signal Sc is lowered in this way, the output voltage It can be seen that Vout is a low value, and therefore the sensor output value S (n) is also a small value. Therefore, in this embodiment, the direction in which the duty ratio DT is lowered is the output value decreasing direction in which the sensor output value is decreased, and conversely, the direction in which the duty ratio DT is increased is the output value increasing direction in which the sensor output value is increased. It is.
Therefore, if this step T14 is repeatedly executed, the duty ratio DT of the pulse signal Sc is gradually reduced. That is, the duty ratio DT is changed in the output value decreasing direction. Thereby, if it is the same sensor resistance value Rs, sensor output value S (n) will be made small gradually. Therefore, the sensor output value S (n) can be made lower than the target value SM (No in step T12). However, it is a condition that the duty ratio DT falls within the variable range (0.4 to 99.6%).

一方、ステップT13において、パルス信号Scのデューティ比DTが下限値(0.4%)となっている場合(Yes)には、これ以上ステップT14に従ってデューティ比DTを引き下げることはできないため、デューティ比DTを変化させて適切な値とする「合わせ込み」は断念せざるを得ない。そこで、ステップT19に進み、合わせ込み終了認識フラグをセットすると共に、限界認識フラグもセットした上で、ステップT21に進む。ここで、合わせ込み終了認識フラグは、デューティ比DTを変化させて適切な値とする合わせ込みが終了した(打ち切った)ことを示すフラグである。また、限界認識フラグは、デューティ比DTが上限値(99.6%)あるいは下限値(0.4%)となっていることを示すフラグである。   On the other hand, when the duty ratio DT of the pulse signal Sc is the lower limit value (0.4%) at step T13 (Yes), the duty ratio DT cannot be lowered further according to step T14. “Adjustment” in which DT is changed to an appropriate value must be abandoned. Therefore, the process proceeds to step T19, the fitting completion recognition flag is set, the limit recognition flag is set, and the process proceeds to step T21. Here, the alignment completion recognition flag is a flag indicating that alignment has been completed (canceled) to change the duty ratio DT to an appropriate value. The limit recognition flag is a flag indicating that the duty ratio DT is an upper limit value (99.6%) or a lower limit value (0.4%).

また、ステップT12において、No、即ち、現在のセンサ出力値S(n)が、目標値SM以下である場合には、ステップT16に進む。このステップT16では、目標値以下認識フラグをセットする。
ついで、ステップT17に進み、検出回路11に入力するパルス信号Scのデューティ比DTが、上限値であるか否かを判断する。なお、本実施例では、ステップT17における上限値は99.6%である。
デューティ比DTが上限値(99.6%)となっていない場合(No)には、ステップT18に進み、現在のデューティ比DTをDT=DT+△DT2の式に従って引き上げ、ステップT21に進む。この式のうち、△DT2は、デューティ比DTの増分(△DT2>0)である。なお、増分△DT2と前述した減分△DT1とは、異なっていても良いし、等しくされていても良い。本実施例では、△DT1=△DT2とされている。
In Step T12, if No, that is, if the current sensor output value S (n) is equal to or smaller than the target value SM, the process proceeds to Step T16. In step T16, a target value or less recognition flag is set.
Next, the process proceeds to step T17, where it is determined whether or not the duty ratio DT of the pulse signal Sc input to the detection circuit 11 is an upper limit value. In the present embodiment, the upper limit value in step T17 is 99.6%.
When the duty ratio DT is not the upper limit value (99.6%) (No), the process proceeds to step T18, the current duty ratio DT is increased according to the equation DT = DT + ΔDT2, and the process proceeds to step T21. In this equation, ΔDT2 is an increment of the duty ratio DT (ΔDT2> 0). It should be noted that the increment ΔDT2 and the above-described decrement ΔDT1 may be different or equal. In this embodiment, ΔDT1 = ΔDT2.

前述したステップT14の場合とは逆に、ガスセンサ素子17のセンサ抵抗値Rsが同じ値であっても、パルス信号Scのデューティ比DTを引き上げると、出力電圧Voutが高い値となる(図2参照)、従って、センサ出力値S(n)も大きな値となる。
このことから、このステップT18を繰り返し実行すれば、パルス信号Scのデューティ比DTが徐々に引き上げられる。即ち、デューティ比DTを出力値上昇方向に変化させる。これにより、同じセンサ抵抗値Rsであればセンサ出力値S(n)が徐々に大きくされる。従って、目標値SMを下回っていた(T12でNo)センサ出力値S(n)を大きくして、目標値SMを上回るようにすることができる。但し、デューティ比DTが、その可変範囲(0.4〜99.6%)内に収まることが条件である。
Contrary to the case of step T14 described above, even if the sensor resistance value Rs of the gas sensor element 17 is the same value, if the duty ratio DT of the pulse signal Sc is increased, the output voltage Vout becomes a high value (see FIG. 2). Therefore, the sensor output value S (n) is also a large value.
Therefore, if this step T18 is repeatedly executed, the duty ratio DT of the pulse signal Sc is gradually increased. That is, the duty ratio DT is changed in the output value increasing direction. Thereby, if the sensor resistance value Rs is the same, the sensor output value S (n) is gradually increased. Therefore, it is possible to increase the sensor output value S (n) that is below the target value SM (No in T12) and to exceed the target value SM. However, it is a condition that the duty ratio DT falls within the variable range (0.4 to 99.6%).

一方、ステップT18において、パルス信号Scのデューティ比DTが上限値(99.6%)となっている場合(Yes)には、これ以上ステップT18に従ってデューティ比DTを引き上げることはできないため、デューティ比DTを変化させて適切な値とする「合わせ込み」は断念せざるを得ない。そこで、前述したステップT19に進み、合わせ込み終了認識フラグをセットすると共に、限界認識フラグもセットした上で、ステップT21に進む。   On the other hand, when the duty ratio DT of the pulse signal Sc is the upper limit value (99.6%) in step T18 (Yes), the duty ratio DT cannot be increased further according to step T18. “Adjustment” in which DT is changed to an appropriate value must be abandoned. Therefore, the process proceeds to the above-described step T19, where the alignment completion recognition flag is set and the limit recognition flag is set, and then the process proceeds to step T21.

このように、目標値以下認識フラグがセットされた状態(ステップT16)において、ステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」が行われると、ステップT11でYesと判断され、ステップT15に進むこととなる。ステップT15では、ステップT12と同じく、現在のセンサ出力値S(n)が、目標値SMより大きいか否かを判断する。
ここで、No、即ち、現在のセンサ出力値S(n)が、目標値SM以下である場合には、ステップT16に進む。そして、ステップT16で、目標値以下認識フラグをセットする。さらに続いて、前述のステップT17,T18,T19を行う。
一方、ステップT15でYes,即ち現在のセンサ出力値S(n)が、目標値SMより大きい場合には、ステップT20に進む。ステップT15においてYesとなるためには、それ以前に、ステップT11において目標値以下認識フラグがセットされていること、つまり、センサ出力値S(n)が目標値SM以下となって、ステップT12またはT15においてNoと判断され、ステップT16を経由する必要がある。このように、センサ出力値S(n)が、一旦、目標値SM以下となり、その後に目標値SMよりも大きくなったということは、現在発生させているパルス信号Scのデューティ比DTで、センサ出力値S(n)の値を、ほぼ目標値SMに近い値にすることができていると言うことである。そこで、ステップT20では、合わせ込み終了認識フラグをセットし、ステップT21に進む。
In this way, when the “below target value recognition flag” is set (step T16), when the “alignment process & alignment end determination process” in step T1 is performed, “Yes” is determined in step T11, and the process proceeds to step T15. It will go on. In step T15, as in step T12, it is determined whether or not the current sensor output value S (n) is larger than the target value SM.
If No, that is, if the current sensor output value S (n) is equal to or less than the target value SM, the process proceeds to step T16. In step T16, a recognition flag below the target value is set. Subsequently, the aforementioned steps T17, T18, T19 are performed.
On the other hand, if Yes in step T15, that is, if the current sensor output value S (n) is larger than the target value SM, the process proceeds to step T20. In order to become Yes in step T15, the target value or less recognition flag is set in step T11 before that, that is, the sensor output value S (n) becomes equal to or less than the target value SM, and step T12 or It is determined No in T15, and it is necessary to go through Step T16. As described above, the fact that the sensor output value S (n) once becomes equal to or smaller than the target value SM and then becomes larger than the target value SM means that the sensor is currently being driven by the duty ratio DT of the pulse signal Sc. This means that the value of the output value S (n) can be made substantially close to the target value SM. Therefore, in step T20, an alignment completion recognition flag is set, and the process proceeds to step T21.

ステップT21では、合わせ込み継続フラグがセットされているか否かを判断する。この合わせ込み継続フラグは、ステップS11においてセットされていたものである。従って、ステップS15の「第1回活性判断&合わせ込み」サブルーチンにおける、ステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」のサブルーチンにおいては、このステップST21は、必ずYesと判断され、ステップT22に進む。
なお、合わせ込み継続フラグがクリアされている場合には、元のサブルーチンに戻る。
In step T21, it is determined whether or not the alignment continuation flag is set. This matching continuation flag is set in step S11. Accordingly, in the subroutine of “Adjustment Process & Adjustment Completion Determination Process” in Step T1 in the “First Activity Determination & Adjustment” subroutine of Step S15, Step ST21 is always determined as Yes, and Step T22 is executed. Proceed to
If the alignment continuation flag is cleared, the process returns to the original subroutine.

ステップT22では、合わせ込み終了認識フラグがセットされているか否かが判断され、このフラグがクリアされている場合(No)には、元のサブルーチン(ここでは、ステップS15の「第1回活性判断&合わせ込み」サブルーチン(図5))に戻る。この場合には、起動後2.5〜5秒の期間に繰り返し処理がされるステップS15の「第1回活性判断&合わせ込み」サブルーチンにおいて、ステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」のサブルーチンが繰り返し処理されるたびに、ステップT14,T18によるパルス信号の合わせ込みが行われることとなる。
一方、合わせ込み終了認識フラグがセットされている場合(Yes)には、ステップT23に進み、合わせ込み終了認識フラグをクリアすると共に、目標値以下認識フラグをクリアした上で、元のサブルーチンに戻る。つまり、ステップT16でセットされた目標値以下認識フラグと、ステップT19またはT20においてセットされた合わせ込み終了認識フラグが、このステップT23でクリアされる。
In step T22, it is determined whether or not the alignment completion recognition flag is set. If this flag is cleared (No), the original subroutine (here, “first activation determination in step S15”) is determined. Return to the & fiting subroutine (FIG. 5). In this case, in the “first activation determination & adjustment” subroutine in step S15, which is repeatedly performed in the period of 2.5 to 5 seconds after activation, the “matching process & adjustment end determination process” in step T1. Each time the subroutine "" is repeatedly processed, the pulse signals are aligned in steps T14 and T18.
On the other hand, if the alignment completion recognition flag is set (Yes), the process proceeds to step T23, the alignment completion recognition flag is cleared, the recognition flag below the target value is cleared, and the process returns to the original subroutine. . That is, the target value or less recognition flag set in step T16 and the alignment end recognition flag set in step T19 or T20 are cleared in step T23.

すると、ステップS15の「第1回活性判断&合わせ込み」サブルーチンにおいて、ステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」のサブルーチンが繰り返し処理される場合には、ステップT1が実行されるたびに、ステップT11で、目標値以下認識フラグがクリアされている(No)と判断される。このため、再び、パルス信号Scのデューティ比DTをステップT14及びT18で変更する「合わせ込み処理」が行われる。つまり、合わせ込み継続フラグがセットされていると、パルス信号Scのデューティ比DTを上げ下げする合わせ込み処理が繰り返し行われることとなる。
一方、合わせ込み継続フラグがクリアされている場合には、一旦セットされた目標値以下認識フラグと合わせ込み終了認識フラグとがクリアされることがないので、ステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」のサブルーチンが繰り返し行われても、ステップT11,T15,T20,T21の経路をたどって、元のサブルーチンに戻るので、パルス信号Scのデューティ比DTが変更されることがない。
Then, in the “first activity determination & adjustment” subroutine of step S15, when the “matching process & adjustment end determination process” subroutine of step T1 is repeatedly processed, every time step T1 is executed. In step T11, it is determined that the target value or less recognition flag is cleared (No). Therefore, the “matching process” is performed again, in which the duty ratio DT of the pulse signal Sc is changed in steps T14 and T18. That is, when the alignment continuation flag is set, the alignment processing for increasing or decreasing the duty ratio DT of the pulse signal Sc is repeatedly performed.
On the other hand, if the alignment continuation flag is cleared, the set target value below recognition flag and the alignment end recognition flag are not cleared. Even if the “end determination process” subroutine is repeatedly performed, the process returns to the original subroutine by following the paths of steps T11, T15, T20, and T21, so that the duty ratio DT of the pulse signal Sc is not changed.

かくして、「第1回活性判断&合わせ込み」のサブルーチンS15においては、起動後1〜2.5秒の期間に、センサ出力値S(n)の変化が小さければ(|S1−S(n)|<400を満足すれば)、起動後5秒経過するまで、パルス信号Scのデューティ比DTを変更して「合わせ込み」を繰り返し行う。その後、ステップS5Aで、合わせ込み継続フラグをクリアすると共に、合わせ込み終了認識フラグをセットし、メインルーチン(図4参照)のステップS16〜S20をスキップして、A点に戻る。センサ出力値S(n)の値が安定していること、つまり、ガスセンサ素子17のセンサ抵抗値Rsが適切な値で安定していることから、ガスセンサ素子17の活性化が完了しており、ガス検出が可能であると考えられるからである。そこで、起動より5秒経過以降、ステップS21以降の処理を開始する。   Thus, in the subroutine S15 of the “first activity determination & adjustment”, if the change in the sensor output value S (n) is small during the period of 1 to 2.5 seconds after the activation (| S1-S (n) | <400), the “adjustment” is repeated by changing the duty ratio DT of the pulse signal Sc until 5 seconds have elapsed after the activation. Thereafter, in step S5A, the alignment continuation flag is cleared, the alignment completion recognition flag is set, steps S16 to S20 of the main routine (see FIG. 4) are skipped, and the process returns to point A. Since the sensor output value S (n) is stable, that is, the sensor resistance value Rs of the gas sensor element 17 is stable at an appropriate value, the activation of the gas sensor element 17 is completed. This is because gas detection is considered possible. Therefore, after 5 seconds have elapsed from the start, the processing after step S21 is started.

このステップS21では、センサ出力値S(n)を取得し、続いて、ステップS22として示すガス濃度昇降検知処理のサブルーチンを行う。続いて、ステップS23でサンプリング時間(本例では0.1秒)の経過を持って、ステップS21に戻る。以降、ステップS21〜S23の処理を繰り返し、ステップS21で取得したセンサ出力値S(n)を用いて、ガス濃度昇降検知処理のサブルーチン(ステップS22)において、還元性ガスの濃度の上昇や下降を検知する処理を行う。
これにより、還元性ガスの濃度が高いと判断された場合には、マイクロコンピュータ20の濃度信号出力端子20Cから、濃度信号LVとして、LV=1(ハイレベル)を出力することで、フラップ制御機構40を用いて、フラップ34を回動させ、内気循環とする。一方、還元性ガスの濃度が低いと判断された場合には、濃度信号LVをLV=0(ローレベル)として、フラップ34を回動させ外気導入とする。
In this step S21, the sensor output value S (n) is acquired, and subsequently, a subroutine for gas concentration increase / decrease detection processing shown as step S22 is performed. Subsequently, in step S23, the sampling time (0.1 seconds in this example) has elapsed, and the process returns to step S21. Thereafter, the processes of steps S21 to S23 are repeated, and the sensor output value S (n) acquired in step S21 is used to increase or decrease the concentration of the reducing gas in the subroutine (step S22) of the gas concentration increase / decrease detection process. Perform processing to detect.
Accordingly, when it is determined that the concentration of the reducing gas is high, the flap control mechanism is configured by outputting LV = 1 (high level) as the concentration signal LV from the concentration signal output terminal 20C of the microcomputer 20. 40 is used to rotate the flap 34 to circulate inside air. On the other hand, when it is determined that the concentration of the reducing gas is low, the concentration signal LV is set to LV = 0 (low level), and the flap 34 is rotated to introduce outside air.

なお、このステップS22で示すガス濃度昇降検知処理のサブルーチンについては、公知の処理を用いれば良いので、内容を詳述しない。例えば、センサ出力値の微分値や積分値、移動平均値を用いて、ガス濃度の変化を検知する方法が挙げられる。また、取得したセンサ出力値S(n)を用い、基準値B(n)として、B(n)=S(n)+k1(S(n)−B(n-1))、あるいは、B(n)=S(n)+k1(S(n)−B(n-1))−k2(S(n)−S(n-m))の式で求めた基準値B(n)を算出する(nは時系列の順序を示す整数,mは2以上の整数,0<k1<1,0<k2<k1<1)。そしてさらに、センサ出力値との差D(n)=S(n)−B(n)が所定値より大きくなったか否かでガス濃度の上昇あるいは下降を検知する手法も挙げられる。   In addition, about the subroutine of a gas concentration raising / lowering detection process shown by this step S22, since a well-known process should just be used, the content is not explained in full detail. For example, there is a method of detecting a change in gas concentration using a differential value, an integral value, or a moving average value of sensor output values. Further, using the acquired sensor output value S (n), as a reference value B (n), B (n) = S (n) + k1 (S (n) −B (n−1)) or B ( n) = S (n) + k1 (S (n) −B (n−1)) − k2 (S (n) −S (nm)) The reference value B (n) obtained by the equation is calculated (n Is an integer indicating the order of time series, m is an integer of 2 or more, 0 <k1 <1, 0 <k2 <k1 <1). Further, there is a method of detecting an increase or decrease in gas concentration depending on whether or not the difference D (n) = S (n) −B (n) from the sensor output value is larger than a predetermined value.

一方、「第1回活性判断&合わせ込み」のサブルーチンS15において、起動後1〜2.5秒の期間のセンサ出力値S(n)の変化が大きい(|S1−S(n)|<400を満足できない)場合には、ステップS56でNoと判断され、パルス信号Scの合わせ込み処理を行うことなくメインルーチンに戻り、ステップS16に進む。センサ出力値S(n)の変化が大きいことから、ガスセンサ素子17の活性化が十分でなく、センサ抵抗値Rsの値が安定していないと考えられるからである。   On the other hand, in the subroutine S15 of “first activation determination & adjustment”, the change in the sensor output value S (n) in the period of 1 to 2.5 seconds after the activation is large (| S1-S (n) | <400 Is not satisfied in step S56, the process returns to the main routine without performing the matching process of the pulse signal Sc, and proceeds to step S16. This is because the change in the sensor output value S (n) is large, so that the activation of the gas sensor element 17 is not sufficient and the value of the sensor resistance value Rs is considered to be unstable.

ステップS16,S17,S18では、前述したステップS12,S13,S14と同様にして、起動から8秒経過するまで、サンプリング時間毎(0.1秒毎)にセンサ出力値S(n)を取得し続ける。そして、起動から8秒経過したら(ステップS16でYes)、ステップS19に進む。
起動直後(起動から1〜2,5秒)の期間において、ガスセンサ素子17の活性化が十分でなかったことから、期間を空けて活性化を待つためである。
In steps S16, S17, and S18, in the same manner as in steps S12, S13, and S14 described above, the sensor output value S (n) is acquired at every sampling time (every 0.1 second) until 8 seconds have elapsed from the start. to continue. Then, when 8 seconds have elapsed since the activation (Yes in step S16), the process proceeds to step S19.
This is because the activation of the gas sensor element 17 was not sufficient in the period immediately after the activation (1 to 2, 5 seconds after the activation), and the activation is waited after a period.

このステップS19の「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチンでは、図6に示すフローにより処理を行う。まずステップS91で、合わせ込み継続フラグをクリアする。上述の「第1回活性判断&合わせ込み」サブルーチン(ステップS15)の場合と異なり、後述するように、この「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチンでは、パルス信号Scのデューティ比DTを一旦適切な値に合わせ込めたら、そのデューティ比DTを維持する。そしてしかる後に、センサ出力値S(n)が安定しているか否かを判定する処理を行うからである。   In the “second activity determination & adjustment” subroutine in step S19, processing is performed according to the flow shown in FIG. First, in step S91, the alignment continuation flag is cleared. Unlike the case of the above-mentioned “first activation determination & adjustment” subroutine (step S15), as will be described later, in this “second activation determination & adjustment” subroutine, the duty ratio DT of the pulse signal Sc is temporarily set. If it can be adjusted to an appropriate value, the duty ratio DT is maintained. This is because, after that, processing for determining whether or not the sensor output value S (n) is stable is performed.

ついで、ステップS92において、目標値SMとして第2目標値SM2を代入する。本実施例では、具体的には、第1目標値SM1と同じく、Vout=1Vに相当するセンサ出力値S(n)の数値を第2目標値SM2としている。   In step S92, the second target value SM2 is substituted as the target value SM. In the present embodiment, specifically, similarly to the first target value SM1, the numerical value of the sensor output value S (n) corresponding to Vout = 1V is set as the second target value SM2.

ついで、ステップS93〜S97及びT1において、起動から12秒経過するまで、サンプリング時間毎(0.1秒毎)にセンサ出力値S(n)を取得(ステップS94)し続けるとともに、ステップT1において、パルス信号Scのデューティ比DTの合わせ込み処理等を行う。そして、起動から12秒経過したら(ステップS93でYes)、ステップS98に進む。   Next, in steps S93 to S97 and T1, the sensor output value S (n) is continuously acquired (step S94) at every sampling time (every 0.1 second) until 12 seconds have elapsed from the start, and at step T1, A process for adjusting the duty ratio DT of the pulse signal Sc is performed. Then, when 12 seconds have elapsed from the activation (Yes in step S93), the process proceeds to step S98.

具体的には、ステップS93において、起動から12秒が経過したか否かを判断し、経過前(No)の場合には、ステップS94でセンサ出力値S(n)を取得する。ついで、ステップS95で、合わせ込み終了認識フラグがセットされているか否かを判定する。合わせ込みが終了していない場合(No)には、前述したステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」に進む(図8参照)。一方、合わせ込み終了認識フラグがセットされている場合(Yes)には、ステップS96に進み、第2回合わせ込み終了フラグをセットする。ステップT1あるいはステップS96の後は、ステップS97でサンプリング時間の経過を待って、ステップS93に戻る。
このように、ステップS19の「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチンでは、ステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」において、一旦合わせ込み終了認識フラグがセットされると、次のサンプリング周期からは、ステップS95で、ステップT1ではなくステップS96が選択されるようになるので、一旦パルス信号Scのデューティ比DTが適切な値に「合わせ込み」されると、それ以降、デューティ比DTは変更されないようになっている。
Specifically, in step S93, it is determined whether or not 12 seconds have elapsed from the start. If it has not elapsed (No), the sensor output value S (n) is acquired in step S94. Next, in step S95, it is determined whether or not an alignment end recognition flag is set. If the alignment is not completed (No), the process proceeds to the above-described “alignment process & alignment completion determination process” in step T1 (see FIG. 8). On the other hand, when the alignment completion recognition flag is set (Yes), the process proceeds to step S96, and the second alignment completion flag is set. After step T1 or step S96, the process waits for the sampling time to elapse in step S97 and returns to step S93.
In this way, in the “second activity determination & adjustment” subroutine of step S19, once the adjustment end recognition flag is set in “alignment processing & adjustment end determination processing” of step T1, the following From step S95, step S96 is selected instead of step T1, so once the duty ratio DT of the pulse signal Sc is “adjusted” to an appropriate value, the duty ratio is thereafter increased. The DT is not changed.

ステップS19の「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチン(図6参照)では、前述したように、ステップS91で合わせ込み継続フラグをクリアしている。このため、パルス信号Scのデューティ比DTを、ステップT11〜T20の処理によって、合わせ込み処理を行った場合に、ステップT21でNoと判断されて、ステップS19の「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチンに戻るようにされている。従って、合わせ込み終了フラグがセットされた場合(ステップT19,T20)にも、ステップT23を経て、一旦セットされた合わせ込み認識フラグをクリアすることが生じ得ないからである。
なお、起動後8〜12秒の4秒間は、センサ抵抗値Rsが安定していれば、通常パルス信号Scのデューティ比DTの「合わせ込み」を行いうる期間(第2回合わせ込み終了フラグがセットされる期間)として設定してある。
In the “second activity determination & alignment” subroutine (see FIG. 6) in step S19, as described above, the alignment continuation flag is cleared in step S91. For this reason, when the adjustment process is performed on the duty ratio DT of the pulse signal Sc by the processes of steps T11 to T20, it is determined No in step T21, and the “second activation determination & adjustment in step S19” is performed. It is supposed to return to the subroutine. Therefore, even when the alignment end flag is set (steps T19 and T20), the alignment recognition flag once set cannot be cleared through step T23.
It should be noted that a period during which “duration” of the duty ratio DT of the normal pulse signal Sc can be performed (the second fitting end flag is set) if the sensor resistance value Rs is stable for 4 seconds from 8 to 12 seconds after starting. Set period).

さらに、起動から12秒経過したら(ステップS93でYes)、ステップS98に進み、限界認識フラグがクリアされており、かつ第2回合わせ込み終了フラグがセットされているか否かを判定する。ここで、No、即ち、限界認識フラグがセットされているか、第2回合わせ込み終了フラグがクリアされているかいずれかの場合には、ステップS99で合わせ込み継続フラグをセットし直した上で、ステップS19の「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチンに戻る。
というのも、限界認識フラグがセットされているということは、デューティ比DTを上限値あるいは下限値としても、センサ出力値S(n)と目標値SMにほぼ等しい値にすることができなかったと言うことである。つまり、センサ抵抗値Rsが、高すぎるあるいは低すぎる状態となっているのであり、ガスセンサ素子17が活性化した状態とは言えないからである。
また、第2回合わせ込み終了フラグがクリアされているということは、起動後8〜12秒の間では、ステップT1において、デューティ比DTの「合わせ込み」ができなかったと言うことである。この場合にも、センサ抵抗値Rsが安定し、ガスセンサ素子17が活性化した状態とは言えないからである。
Further, when 12 seconds have elapsed from the activation (Yes in step S93), the process proceeds to step S98, and it is determined whether or not the limit recognition flag is cleared and the second fitting end flag is set. Here, if No, that is, if the limit recognition flag is set or the second matching end flag is cleared, after the setting continuation flag is reset in step S99, The process returns to the “second activity determination & adjustment” subroutine in step S19.
This is because the fact that the limit recognition flag is set means that even if the duty ratio DT is set to the upper limit value or the lower limit value, the sensor output value S (n) and the target value SM cannot be substantially equal to each other. That is to say. That is, the sensor resistance value Rs is too high or too low, and it cannot be said that the gas sensor element 17 is activated.
The fact that the second alignment end flag is cleared means that the “duration” of the duty ratio DT could not be performed in step T1 within 8 to 12 seconds after the activation. Also in this case, the sensor resistance value Rs is stable, and it cannot be said that the gas sensor element 17 is activated.

一方、ステップS98でYesとなった場合には、ステップS9A,S9B,S9Cにおいて、ステップS12,S13,S14と同様にして、起動から15秒経過するまで、サンプリング時間毎(0.1秒毎)にセンサ出力値S(n)を取得し続ける。そして、起動から15秒経過したら(ステップS9AでYes)、ステップS9Dに進む。
次述するようにして、起動後8〜12秒の期間中に行った、「合わせ込み」により設定されたパルス信号Scのデューティ比DTを維持したまま、起動後15秒までの変化を見るためである。
On the other hand, if the answer is Yes in step S98, in steps S9A, S9B, and S9C, in the same manner as steps S12, S13, and S14, every sampling time (every 0.1 second) until 15 seconds have passed since startup. The sensor output value S (n) is continuously acquired. Then, when 15 seconds have elapsed from the activation (Yes in step S9A), the process proceeds to step S9D.
As described below, in order to see the change up to 15 seconds after startup while maintaining the duty ratio DT of the pulse signal Sc set by “fitting” performed during the period of 8 to 12 seconds after startup. It is.

ステップS9Dでは、現在の(即ち、起動から15秒経過した時点での)センサ出力値S(n)が、目標値SMを内部に含む所定の範囲内の値(具体的には出力電圧Vout換算で0.8〜1.2Vの範囲内)であるか否かを判断する。前述したように、このステップS19の「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチン(図6参照)では、起動後8〜12秒の期間中に、パルス信号Scのデューティ比DTの合わせ込みを行っている。従って、例えば、起動後10秒の時点で、パルス信号Scのデューティ比DTの変更(T14,T18)により、センサ出力値S(n)が目標値SMに近い値となる。そして、その後はこの時点のデューティ比DTを維持しているので、その後のセンサ出力値S(n)の変化は、センサ抵抗値Rsの変化に対応したものとなる。   In step S9D, the current sensor output value S (n) (that is, at the time when 15 seconds have elapsed from the start) is a value within a predetermined range including the target value SM (specifically, converted to the output voltage Vout). In the range of 0.8 to 1.2V). As described above, in the “second activation determination & adjustment” subroutine (see FIG. 6) in step S19, the duty ratio DT of the pulse signal Sc is adjusted during the period of 8 to 12 seconds after the activation. ing. Therefore, for example, at 10 seconds after the activation, the sensor output value S (n) becomes a value close to the target value SM by changing the duty ratio DT of the pulse signal Sc (T14, T18). Thereafter, since the duty ratio DT at this time is maintained, the subsequent change in the sensor output value S (n) corresponds to the change in the sensor resistance value Rs.

従って、起動後15秒におけるセンサ出力値S(n)を見れば、例えば起動後10〜15秒の期間のセンサ出力値の変動を評価することができる。そこで、ステップS9Bで最後に取得した起動後15秒におけるセンサ出力値S(n)が、目標値SMを含む所定範囲内(本例では、出力電圧Voutの値に換算して0.8〜1.2Vの範囲内)に収まっているのであれば、センサ出力値S(n)の変動は十分小さくなったと判断することができる。即ち、センサ抵抗値Rsの変動は十分小さくなっており、ガスセンサ素子17は活性化していると判断することができる。   Therefore, by looking at the sensor output value S (n) at 15 seconds after activation, for example, it is possible to evaluate fluctuations in the sensor output value during a period of 10 to 15 seconds after activation. Therefore, the sensor output value S (n) at 15 seconds after the activation last acquired in step S9B is within a predetermined range including the target value SM (in this example, 0.8 to 1.2 V in terms of the output voltage Vout). If it is within the range, it can be determined that the fluctuation of the sensor output value S (n) has become sufficiently small. That is, the fluctuation of the sensor resistance value Rs is sufficiently small, and it can be determined that the gas sensor element 17 is activated.

そこで、ステップS9Dにおいて、センサ出力値S(n)が所定の範囲内の値であれば(Yes)、ステップS9Eに進み、合わせ込み継続フラグをクリアした上で、メインルーチン(図4参照)のステップS20をスキップして、A点に戻り、起動より15秒経過以降、ステップS21以降の処理を開始する。ガスセンサ素子17の活性化が完了しており、ガス検出が可能であると考えられるからである。
このように本実施例では、パルス信号Scのデューティ比DTの合わせ込みを起動後8〜12秒の期間中に行い、その後、起動後15秒の時点でガスセンサ素子17の活性化が完了したか否かを判断している。このため、この時点で活性化していると判断されると、直ちにステップS21以降においてガス濃度昇降検出が可能となっている。
Therefore, if the sensor output value S (n) is a value within the predetermined range (Yes) in step S9D, the process proceeds to step S9E, the alignment continuation flag is cleared, and the main routine (see FIG. 4) is executed. Step S20 is skipped and the process returns to point A. After 15 seconds have elapsed from the start, the processing after step S21 is started. This is because it is considered that the gas sensor element 17 has been activated and gas detection is possible.
As described above, in this embodiment, the adjustment of the duty ratio DT of the pulse signal Sc is performed during the period of 8 to 12 seconds after the activation, and then the activation of the gas sensor element 17 is completed at the time of 15 seconds after the activation. Judging whether or not. For this reason, if it is determined that it is activated at this time, it is possible to immediately detect the gas concentration rise and fall immediately after step S21.

一方、ステップS9Dにおいて、センサ出力値S(n)が所定範囲(0.8〜1.2V相当の値の範囲)外の値であれば(No)、ステップS9Fに進んで第2回合わせ込み終了フラグをクリアすると共に、合わせ込み終了認識フラグもクリアする。センサ出力値S(n)が、従って、センサ抵抗値Rsが安定していないことから、第2回の合わせ込みは、完了といえないからである。そこで、さらにステップS9Gで、合わせ込み継続フラグをセットした上で、メインルーチンに戻る。   On the other hand, if the sensor output value S (n) is outside the predetermined range (range corresponding to 0.8 to 1.2 V) in step S9D (No), the process proceeds to step S9F and the second fitting end flag is set. In addition to clearing, the matching completion recognition flag is also cleared. This is because the sensor output value S (n) and, therefore, the sensor resistance value Rs is not stable, so that the second fitting is not completed. Therefore, in step S9G, after setting the alignment continuation flag, the process returns to the main routine.

このステップS19の「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチンに続いて、ステップS20の「第3回合わせ込み」サブルーチンを行う。このステップS20の「第3回合わせ込み」サブルーチンでは、図7に示すフローにより処理を行う。
まず、ステップS101で、目標値SMとして第3目標値SM3を代入する。本実施例では、具体的には、第1目標値SM1と同じく、Vout=1Vに相当するセンサ出力値S(n)の数値を第3目標値SM3としている。従って、SM1=SM2=SM3である。
Subsequent to the “second activity determination & adjustment” subroutine in step S19, a “third adjustment” subroutine in step S20 is performed. In the “third fitting” subroutine of step S20, processing is performed according to the flow shown in FIG.
First, in step S101, the third target value SM3 is substituted as the target value SM. In the present embodiment, specifically, similarly to the first target value SM1, the numerical value of the sensor output value S (n) corresponding to Vout = 1V is set as the third target value SM3. Therefore, SM1 = SM2 = SM3.

ついで、ステップS102〜S104及びT1において、起動から30秒経過するまで、サンプリング時間毎(0.1秒毎)にセンサ出力値S(n)を取得(ステップS103)し続けるとともに、ステップT1において、パルス信号Scのデューティ比DTの合わせ込み処理等を行う。   Next, in steps S102 to S104 and T1, the sensor output value S (n) is continuously acquired (step S103) every sampling time (every 0.1 second) until 30 seconds have elapsed from the start, and in step T1, A process for adjusting the duty ratio DT of the pulse signal Sc is performed.

具体的には、ステップS102において、起動から30秒が経過したか否かを判断し、経過前(No)の場合には、ステップS103でセンサ出力値S(n)を取得する。ついで、前述したステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」に進む(図8参照)。ステップT1の処理後は、ステップS104でサンプリング時間の経過を待って、ステップS102に戻る。
ステップS19の「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチンでは、ステップS91で、合わせ込み継続フラグをクリアしていた。これに対し、ステップS20の「第3回合わせ込み」サブルーチンでは、ステップS9Gにおいて、合わせ込み継続フラグをセットした状態を維持する。このため、起動後30秒経過するまで(ステップS102でYesとなるまで)、ステップT1の「合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理」において、パルス信号Scのデューティ比DTの「合わせ込み」を繰り返し行うようになっている。
Specifically, in step S102, it is determined whether or not 30 seconds have elapsed since the activation. If it has not yet elapsed (No), the sensor output value S (n) is acquired in step S103. Next, the process proceeds to the above-described “alignment process & alignment completion determination process” in step T1 (see FIG. 8). After step T1, the process waits for the sampling time to elapse in step S104 and returns to step S102.
In the “second activity determination & alignment” subroutine in step S19, the alignment continuation flag is cleared in step S91. On the other hand, in the “third fitting” subroutine in step S20, the state where the fitting continuation flag is set is maintained in step S9G. Therefore, until 30 seconds have elapsed after the activation (until “Yes” in Step S102), “Adjustment” of the duty ratio DT of the pulse signal Sc is repeated in the “Adjustment process & Adjustment completion determination process” in Step T1. To do.

そして、起動から30秒経過したら(ステップS102でYes)、ステップS105に進み、合わせ込み継続フラグをクリアすると共に、合わせ込み終了認識フラグをセットして、メインルーチンに戻る。   Then, when 30 seconds have elapsed from the start (Yes in step S102), the process proceeds to step S105, the alignment continuation flag is cleared, the alignment end recognition flag is set, and the process returns to the main routine.

メインルーチン(図4参照)に戻った以降は、前述したように、ステップS21〜S23を繰り返して、還元性ガスの濃度昇降検知を行う。かくして、このステップS20の「第3回合わせ込み」サブルーチンにより、起動後30秒経過後以降、パルス信号Scnoデューティ比DTを適切な値に合わせ込みした状態で、ガス検知を開始することができる。   After returning to the main routine (see FIG. 4), as described above, steps S21 to S23 are repeated to detect the concentration rise and fall of the reducing gas. Thus, the gas detection can be started in a state in which the pulse signal Scno duty ratio DT is adjusted to an appropriate value after 30 seconds from the start by the “third adjustment” subroutine in step S20.

以上の説明から理解できるように、本実施例においては、検出回路11、A/D変換回路21、及びステップS13,S17,S21,S54,S58,S94,S9B,S103の処理においてセンサ出力値S(n)を取得するマイクロコンピュータ20が、本発明における取得手段に相当している。
また、ステップT14,T18に処理において、検出回路11のパルス入力端子18に入力するパルス信号Scのデューティ比DTを変更するマイクロコンピュータ20が、本発明における変更指示手段に相当している。
さらに、ステップS22の処理において、センサ出力値を用いて還元性ガスの濃度の昇降を検知するマイクロコンピュータ20が、本発明におけるガス濃度昇降検知手段に相当している。
さらに、ステップS56の処理において、|S(n)−S1|<400を満足するか否かを判断するマイクロコンピュータ20、及びステップS9Dの処理において、センサ出力値S(n)が所定範囲内の値であるか否かを判断するマイクロコンピュータ20が、それぞれ本発明における活性化判断手段に相当する。
As can be understood from the above description, in the present embodiment, the sensor output value S in the processing of the detection circuit 11, the A / D conversion circuit 21, and steps S13, S17, S21, S54, S58, S94, S9B, and S103. The microcomputer 20 that acquires (n) corresponds to the acquisition means in the present invention.
Further, the microcomputer 20 that changes the duty ratio DT of the pulse signal Sc input to the pulse input terminal 18 of the detection circuit 11 in the processing in steps T14 and T18 corresponds to the change instruction means in the present invention.
Furthermore, in the process of step S22, the microcomputer 20 that detects the increase / decrease in the concentration of the reducing gas using the sensor output value corresponds to the gas concentration increase / decrease detection means in the present invention.
Further, in the process of step S56, the microcomputer 20 that determines whether or not | S (n) −S1 | <400 is satisfied, and in the process of step S9D, the sensor output value S (n) is within a predetermined range. Each of the microcomputers 20 for determining whether or not the value corresponds to the activation determination means in the present invention.

ついで、具体例について説明する。図9に示すグラフは、ガス検出装置10の再起動後に、ステップS15の「第1回活性判断&合わせ込み」サブルーチンにおいて、ガスセンサ素子17が活性化したと判断され、デューティ比DTの合わせ込みが行われた場合の、センサ出力値S(n)(出力電圧Vout)の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。なお、このグラフにおいては、センサ出力値S(n)の値として、検出回路11の出力電圧Voutの電圧値に換算した値で示してある。   Next, a specific example will be described. In the graph shown in FIG. 9, after the gas detection device 10 is restarted, it is determined that the gas sensor element 17 is activated in the “first activation determination & adjustment” subroutine in step S <b> 15, and the adjustment of the duty ratio DT is performed. It is a specific example which shows the change of sensor output value S (n) (output voltage Vout) and the change of the alignment end recognition flag when it is performed. In this graph, the sensor output value S (n) is shown as a value converted into the voltage value of the output voltage Vout of the detection circuit 11.

この例においては、経過時間0秒以前のセンサ出力値の変化を見ると容易に理解できるように、再起動よりも0.5秒程度のごく短い時間前に、電源が切られた場合を示しており、ノイズや振動などにより、ガス検出装置10の電源電位がごく短時間だけ低下した、いわゆる瞬断の場合の例である。   In this example, the power is turned off very shortly before the restart, about 0.5 seconds, so that it can be easily understood by looking at the change in the sensor output value before the elapsed time of 0 seconds. This is an example of a so-called instantaneous interruption in which the power supply potential of the gas detection device 10 has decreased for a very short time due to noise, vibration, or the like.

この場合には、再起動(経過時間0秒)から、1秒経過時点(ステップS12,S13)及び2.5秒経過時点(ステップS53,S54)でのセンサ出力値S(n)が、ほぼ同じ値となっている。これは、ヒータ(図示しない)による加熱もごく短時間だけ中断したに過ぎないので、ガスセンサ素子17の温度がほとんど変化しなかったため、再起動によってリセットされたデューティ比DTで決まるセンサ出力値において、安定した値を保っているためであると考えられる。従って、ステップS56においてYesと判断され、それ以降、5秒経過までの間に、デューティ比DTの合わせ込みが行われる(ステップT1)。本例では、デューティ比DTが引き下げられて、センサ出力値S(n)も徐々に小さな値とされ、起動後3.8秒程度の時点で、センサ出力値S(n)が目標値SM(出力電圧Voutにおいて1V相当)の値に合わせ込みができている。そして、その後起動後5秒経過するまで、繰り返し合わせ込みが行われている(センサ出力値の微少変動)ことが判る。また、5秒経過後、破線で示すように合わせ込み終了認識フラグがセットされ(ステップS5A)、これ以降、ステップS21〜S23によりガス検知が行われる。
かくして、この例においては、再起動から5秒でガス検知を再開することができている。
In this case, the sensor output value S (n) at the time when 1 second has elapsed (steps S12 and S13) and the time when 2.5 seconds have elapsed (steps S53 and S54) from the restart (elapsed time 0 seconds) is almost equal. It is the same value. This is because the heating by the heater (not shown) is only interrupted for a very short time, so the temperature of the gas sensor element 17 hardly changed. Therefore, in the sensor output value determined by the duty ratio DT reset by the restart, This is probably because a stable value is maintained. Therefore, it is determined Yes in step S56, and thereafter, the duty ratio DT is adjusted until 5 seconds have passed (step T1). In this example, the duty ratio DT is reduced, and the sensor output value S (n) is also gradually decreased. At about 3.8 seconds after the start, the sensor output value S (n) becomes the target value SM ( The output voltage Vout is equivalent to 1V). Then, it can be seen that the realignment is performed repeatedly (a slight change in the sensor output value) until 5 seconds have passed since the start. Further, after 5 seconds have elapsed, an alignment completion recognition flag is set as indicated by a broken line (step S5A), and thereafter gas detection is performed in steps S21 to S23.
Thus, in this example, the gas detection can be resumed 5 seconds after the restart.

ついで、図10に示すグラフは、ガス検出装置10の再起動後に、ステップS19の「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチンにおいて、デューティ比DTの合わせ込みが行われ、さらにガスセンサ素子17が活性化したと判断された場合の、センサ出力値S(n)(出力電圧Vout)の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。   Next, in the graph shown in FIG. 10, after the gas detection device 10 is restarted, the duty ratio DT is adjusted in the “second activation determination & adjustment” subroutine in step S <b> 19, and the gas sensor element 17 is activated. 11 is a specific example showing a change in the sensor output value S (n) (output voltage Vout) and a change in the alignment end recognition flag when it is determined that the adjustment is completed.

この例においては、経過時間0秒以前のセンサ出力値の変化を見ると容易に理解できるように、再起動よりも前に、2.5秒程度の期間、電源が切られた場合を示しており、自動車のエンジン停止後、2,3秒程度の短時間で再度起動させた場合の例である。   This example shows the case where the power is turned off for a period of about 2.5 seconds before restarting, so that it can be easily understood by looking at the change in the sensor output value before the elapsed time of 0 seconds. In this example, the engine is restarted again in a short time of about a few seconds after the automobile engine is stopped.

この場合には、再起動後30秒程度の時間が経過すると、センサ抵抗値Rsが十分に安定化するが、再起動後10〜15秒程度の時間でも、センサ抵抗値の変化はさほど大きくなくなるため、ガス検知には支障のない程度に安定となる。
しかし、この例の場合には、再起動から1秒経過時点のセンサ出力値S1(ステップS52)に比して、2.5秒経過時点のセンサ出力値S(n)が小さくなっており、ステップS56の式を満たさない。このため、ステップS56でNoと判断され、起動後2.5〜5秒においては、デューティ比DTの合わせ込みは行われない(デューティ比DTは一定のまま)。
In this case, when the time of about 30 seconds elapses after the restart, the sensor resistance value Rs is sufficiently stabilized, but even in the time of about 10 to 15 seconds after the restart, the change in the sensor resistance value is not so large. Therefore, it becomes stable to the extent that there is no problem in gas detection.
However, in this example, the sensor output value S (n) at the time when 2.5 seconds have elapsed is smaller than the sensor output value S1 at the time when 1 second has elapsed since the restart (step S52). The expression in step S56 is not satisfied. For this reason, it is determined No in step S56, and the duty ratio DT is not adjusted (duty ratio DT remains constant) in 2.5 to 5 seconds after activation.

ついで、ステップS19のサブルーチンにおいて、起動後8秒経過後に、デューティ比DTの合わせ込みが行われ、本例では、起動後8〜10秒の期間において、デューティ比DTが引き下げられて、センサ出力値S(n)も徐々に小さな値とされ、起動後10秒程度の時点で、センサ出力値S(n)が目標値SM(出力電圧Voutにおいて1V相当)の値に合わせ込みができている。この時点で、破線で示すように合わせ込み終了認識フラグがセットされる(ステップT20)。   Next, in the subroutine of step S19, the duty ratio DT is adjusted after the elapse of 8 seconds from the start. In this example, the duty ratio DT is lowered in the period of 8 to 10 seconds after the start, and the sensor output value S (n) is also gradually reduced, and the sensor output value S (n) is adjusted to the target value SM (corresponding to 1V in the output voltage Vout) at about 10 seconds after the start-up. At this point, the fitting completion recognition flag is set as indicated by the broken line (step T20).

但し、本例では、起動後10秒程度の時点で一旦合わせ込みが行われると、それ以降、デューティ比DTは変更されない。このため、起動後10秒の時点から、センサ抵抗値Rsの変化に従って、センサ出力値S(n)は緩やかに変化する。そして、起動後15秒の時点でのセンサ出力値S(n)が、所定の範囲内であるか否かが判断される(ステップS9D)。本例では、当該範囲(0.8〜1.2V相当の値の範囲)内と判断された(Yes)ため、直ちに、ステップS21〜S23によりガス検知が行われる。
かくして、この例においては、再起動から15秒でガス検知を再開することができている。
However, in this example, once the adjustment is performed about 10 seconds after the activation, the duty ratio DT is not changed thereafter. For this reason, the sensor output value S (n) gradually changes according to the change of the sensor resistance value Rs from the time point of 10 seconds after the activation. Then, it is determined whether or not the sensor output value S (n) at the time of 15 seconds after activation is within a predetermined range (step S9D). In this example, since it is determined that the range is within the range (a range corresponding to 0.8 to 1.2 V) (Yes), gas detection is immediately performed in steps S21 to S23.
Thus, in this example, the gas detection can be resumed 15 seconds after the restart.

ついで、図11に示すグラフは、ガス検出装置10の再起動後に、ステップS20の「第3回合わせ込み」サブルーチンにおいて、デューティ比DTの合わせ込みが行われた場合の、センサ出力値S(n)(出力電圧Vout)の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。   Next, the graph shown in FIG. 11 shows the sensor output value S (n when the duty ratio DT is adjusted in the “third adjustment” subroutine in step S20 after the gas detection device 10 is restarted. ) Is a specific example showing a change in (output voltage Vout) and a change in the alignment end recognition flag.

この例においては、経過時間0秒以前のセンサ出力値の変化を見ると容易に理解できるように、再起動よりも前に、5秒以上の期間にわたり、電源が切られた場合を示しており、自動車のエンジン停止後、若干時間が経過してから再度起動させた場合の例である。   In this example, the power is turned off for a period of 5 seconds or more before restarting so that it can be easily understood by looking at the change in the sensor output value before the elapsed time of 0 seconds. This is an example in the case where the engine is restarted after some time has elapsed after the engine of the automobile is stopped.

この場合には、再起動後30秒程度の時間が経過すると、センサ抵抗値Rsが十分に安定化するが、再起動後10〜15秒程度の時間では、センサ抵抗値Rsの変化がまだ大きい。
従って、この例の場合には、再起動から1秒経過時点のセンサ出力値S1(ステップS52)に比して、2.5秒経過時点のセンサ出力値S(n)がかなり小さくなっており、ステップS56の式を満たさない。このため、ステップS56でNoと判断され、起動後2.5〜5秒においては、デューティ比DTの合わせ込みは行われない(デューティ比DTは一定のまま)。
そこでさらに、ステップS19のサブルーチンにおいて、起動後8秒経過後に、デューティ比DTの合わせ込みが行われる。本例では、起動後8〜10秒の期間において、デューティ比DTが引き下げられて、センサ出力値S(n)も徐々に小さな値とされ、起動後10秒程度の時点で、センサ出力値S(n)が目標値SM(出力電圧Voutにおいて1V相当)の値に合わせ込みができている。この時点で、一旦、破線で示すように合わせ込み終了認識フラグがセットされる(ステップT20)。
In this case, the sensor resistance value Rs is sufficiently stabilized after about 30 seconds after the restart, but the change in the sensor resistance value Rs is still large after about 10 to 15 seconds after the restart. .
Therefore, in this example, the sensor output value S (n) at the time when 2.5 seconds have elapsed is considerably smaller than the sensor output value S1 at the time when 1 second has elapsed since the restart (step S52). , Step S56 is not satisfied. For this reason, it is determined No in step S56, and the duty ratio DT is not adjusted (duty ratio DT remains constant) in 2.5 to 5 seconds after activation.
Therefore, in the subroutine of step S19, the duty ratio DT is adjusted after the elapse of 8 seconds. In this example, the duty ratio DT is reduced in the period of 8 to 10 seconds after the activation, and the sensor output value S (n) is gradually decreased. The sensor output value S is about 10 seconds after the activation. (N) is adjusted to the value of the target value SM (corresponding to 1 V in the output voltage Vout). At this point, the fitting completion recognition flag is once set as indicated by a broken line (step T20).

しかしながら、前の例(図10参照)とは異なり、一旦合わせ込みができた起動後10秒でのデューティ比DTを維持し続けると、センサ抵抗値Rsがまだ不安定(低下し続ける)なため、起動後15秒の時点では、センサ出力値S(n)が目標値SMから大きくずれた値となっいる。そこで、所定範囲(出力電圧Voutの値に換算して0.8〜1.2V相当の値の範囲)外の値と判断し(ステップS9DでNo)、図11に破線で示すように合わせ込み終了認識フラグをクリアし(ステップS9F)、合わせ込み継続フラグをセットして(ステップS9G)、ステップS20のサブルーチンに移行する。   However, unlike the previous example (see FIG. 10), if the duty ratio DT is maintained 10 seconds after the start-up after the adjustment has been completed, the sensor resistance value Rs is still unstable (continues to decrease). The sensor output value S (n) is greatly deviated from the target value SM at 15 seconds after activation. Therefore, it is determined that the value is outside the predetermined range (the range of the value corresponding to 0.8 to 1.2 V in terms of the output voltage Vout) (No in step S9D), and as shown by the broken line in FIG. Is cleared (step S9F), an alignment continuation flag is set (step S9G), and the process proceeds to a subroutine of step S20.

起動後15秒以降は、ステップS20のサブルーチンに従って、デューティ比DTの合わせ込みを繰り返す(ステップT1)。このため、本例では、起動後15〜16秒の期間で、パルス信号Scのデューティ比DTを増加させて、センサ出力値S(n)を上昇させて出力電圧Vout換算で1V相当の値としている。そしてその後は、デューティ比DTの引き下げと引き上げを繰り返すため、センサ出力値S(n)は、出力電圧Vout換算で1V前後の値となっている。
さらに、起動後30秒経過後は、図11に破線で示すように合わせ込み終了認識フラグをセット(ステップS105)した上で、ステップS21〜S23によりガス検知を行う。かくして、この例においては、再起動から30秒でガス検知を再開している。
After 15 seconds from the start, the adjustment of the duty ratio DT is repeated according to the subroutine of step S20 (step T1). For this reason, in this example, the duty ratio DT of the pulse signal Sc is increased in the period of 15 to 16 seconds after the startup, and the sensor output value S (n) is increased to obtain a value equivalent to 1 V in terms of the output voltage Vout. Yes. Thereafter, since the duty ratio DT is repeatedly lowered and raised, the sensor output value S (n) is a value around 1 V in terms of the output voltage Vout.
Further, after 30 seconds have elapsed since startup, after the alignment completion recognition flag is set (step S105) as shown by the broken line in FIG. 11, gas detection is performed in steps S21 to S23. Thus, in this example, the gas detection is resumed 30 seconds after the restart.

このように、本実施例によれば、電源の瞬断(図9の場合)や、短時間の停止後の再起動(図10の場合)などには、再起動から5秒あるいは15秒の短時間で、ガス検知を再開できる。
特に、本実施例によれば、起動後8〜12秒の期間中に、パルス信号Scのデューティ比DTを、適切な値(センサ出力値S(n)が目標値SMにほぼ等しい値)になるように変化させる「合わせ込み」を行う。そしてその後に、センサ出力値S(n)の変化から、センサ出力値Rsの安定、従ってガスセンサ素子17の活性化の完了を判断している。このため、起動後15秒の時点で、活性化しているとの判断がなされると、直ちにガス検知を再開することができる。
このため、活性化していると判断した後に、パルス信号Scのデューティ比DTの「合わせ込み」を行う場合よりも、早くガス検知を再開することができる利点がある。
As described above, according to the present embodiment, for an instantaneous interruption of the power supply (in the case of FIG. 9), a restart after a short stop (in the case of FIG. 10), etc., 5 seconds or 15 seconds from the restart. Gas detection can be resumed in a short time.
In particular, according to the present embodiment, the duty ratio DT of the pulse signal Sc is set to an appropriate value (a value in which the sensor output value S (n) is substantially equal to the target value SM) during a period of 8 to 12 seconds after activation. The “adjustment” is performed so as to change. After that, from the change of the sensor output value S (n), it is determined whether the sensor output value Rs is stable, and thus the activation of the gas sensor element 17 is completed. For this reason, if it is determined that it is activated at the time of 15 seconds after activation, gas detection can be resumed immediately.
For this reason, there is an advantage that the gas detection can be restarted earlier than the case where “duration” of the duty ratio DT of the pulse signal Sc is performed after it is determined that it is activated.

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例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、上記した実施例においては、ステップS15,S19,S20の各サブルーチンにおいて、合わせ込み処理を行っている。この際、センサ出力値S(n)を目標値SMに近づけるようにデューティ比DTを変化させたのであるが、この目標値SMを、ステップS15,S19,S20のいずれにおいても、Vout=1Vに相当するセンサ出力値S(n)の数値とした(SM=SM1=SM2=SM3)。しかし、各ステップにおいて、目標値SMは異なる値に設定しても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
For example, in the above-described embodiment, the fitting process is performed in the subroutines of steps S15, S19, and S20. At this time, the duty ratio DT is changed so that the sensor output value S (n) approaches the target value SM. The target value SM is set to Vout = 1V in any of steps S15, S19, and S20. The corresponding sensor output value S (n) was set to a numerical value (SM = SM1 = SM2 = SM3). However, in each step, the target value SM may be set to a different value.

また、上述の実施例においては、ガスセンサ素子として還元性ガスに反応するものを用いた例を示したが、NOxなど酸化性ガスに反応するガスセンサ素子を用いることもできる。さらには、還元性ガスに反応するガスセンサ素子と酸化性ガスに反応するガスセンサ素子の両者を用いることもできる。この場合には、還元性ガスの濃度の昇降、及び酸化性ガスの昇降を検知し、これら総合して、フラップ34の開閉を行うようにすると良い。   In the above-described embodiments, the gas sensor element that reacts with the reducing gas is used. However, a gas sensor element that reacts with an oxidizing gas such as NOx may be used. Furthermore, both a gas sensor element that reacts with a reducing gas and a gas sensor element that reacts with an oxidizing gas can be used. In this case, it is preferable to detect the increase / decrease of the concentration of the reducing gas and the increase / decrease of the oxidizing gas, and to open and close the flap 34 in total.

また、前述した実施例においては、図1に示す検出回路11を用いた例を示したが、充電回路及び放電回路として他の構成の回路を有する検出回路を用いることもできる。   Further, in the above-described embodiment, the example using the detection circuit 11 shown in FIG. 1 is shown, but a detection circuit having a circuit with another configuration as a charging circuit and a discharging circuit can also be used.

実施例に係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の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the gas detection apparatus and vehicle autoventilation system which concern on an Example. 実施例に係るガス検出装置の検出回路について、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値Rsと出力電圧Voutとの関係を、入力するパルス信号のディーティ比をパラメータとして示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the sensor resistance value Rs of a gas sensor element, and the output voltage Vout about the detection circuit of the gas detection apparatus which concerns on an Example using the duty ratio of the input pulse signal as a parameter. 実施例にかかる車両用オートベンチレーションシステムにおけるフラップ制御のフローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of flap control in the vehicle autoventilation system concerning an Example. 実施例にかかるガス検出装置のうち、マイクロコンピュータにおける制御のメインルーチンのフローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of the main routine of the control in a microcomputer among the gas detection apparatuses concerning an Example. 実施例のガス検出装置にかかり、マイクロコンピュータにおける制御のうち、第1回活性判断&合わせ込みルーチンの内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the content of the 1st activity judgment & adjustment routine among the control in a microcomputer concerning the gas detection apparatus of an Example. 実施例のガス検出装置にかかり、マイクロコンピュータにおける制御のうち、第2回活性判断&合わせ込みルーチンの内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the content of the 2nd activity judgment & adjustment routine among the control in a microcomputer concerning the gas detection apparatus of an Example. 実施例のガス検出装置にかかり、マイクロコンピュータにおける制御のうち、第3回活性判断&合わせ込みルーチンの内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the content of the 3rd activity judgment & adjustment routine among the control in a microcomputer concerning the gas detection apparatus of an Example. 実施例のガス検出装置にかかり、マイクロコンピュータにおける制御のうち、合わせ込み処理&合わせ込み終了判断処理ルーチンの内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the content of the fitting process & fitting completion determination processing routine among the control in a microcomputer concerning the gas detection apparatus of an Example. 実施例に係り、ガス検出装置の再起動後に、「第1回活性判断&合わせ込み」サブルーチンにおいて、ガスセンサ素子が活性化したと判断され、デューティ比の合わせ込みが行われた場合の、センサ出力値S(n)(出力電圧Vout)の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。According to the embodiment, after the gas detector is restarted, the sensor output when the gas sensor element is determined to be activated and the duty ratio is adjusted in the “first activation determination & adjustment” subroutine. It is a specific example which shows the change of value S (n) (output voltage Vout) and the change of the alignment end recognition flag. 実施例に係り、ガス検出装置の再起動後に、「第2回活性判断&合わせ込み」サブルーチンにおいて、デューティ比の合わせ込みが行われ、さらにガスセンサ素子が活性化したと判断された場合の、センサ出力値S(n)(出力電圧Vout)の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。According to the embodiment, after the gas detection device is restarted, the sensor is operated when the duty ratio is adjusted and the gas sensor element is determined to be activated in the “second activation determination & adjustment” subroutine. It is a specific example showing a change of an output value S (n) (output voltage Vout) and a change of an alignment end recognition flag. 実施例に係り、ガス検出装置の再起動後に「第3回合わせ込み」サブルーチンにおいて、デューティ比の合わせ込みが行われた場合の、センサ出力値S(n)(出力電圧Vout)の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。According to the embodiment, the sensor output value S (n) (output voltage Vout) is changed or adjusted when the duty ratio is adjusted in the “third adjustment” subroutine after the gas detector is restarted. It is a specific example which shows the change of a completion | finish recognition flag.

符号の説明Explanation of symbols

100 車両用オートベンチレーションシステム
10 ガス検出装置
11 検出回路(取得手段)
12 コンデンサ
13 充電回路
14 充電用抵抗器
Rc 充電用抵抗器の抵抗値
15 充電用ダイオード
16 放電回路
17 ガスセンサ素子(放電用抵抗器)
Rs センサ抵抗値(放電用抵抗器の抵抗値)
Sc パルス信号
DT (パルス信号の)デューティ比
△DT1 (デューティ比DTの)減分
△DT2 (デューティ比DTの)増分
18 パルス入力端子(パルス入力点)
19 出力端子(動作点)
Vout 出力電圧(動作点の電位)
20 マイクロコンピュータ
20A センサ入力端子
20B パルス出力端子
20C 濃度信号出力端子
LV 濃度信号
21 A/D変換回路(取得手段)
S(n) センサ出力値
30 ベンチレーション機構
31,32,33 ダクト
34 フラップ
35 ファン
40 フラップ制御機構
41 フラップ駆動回路
42 アクチュエータ
SM 目標値
SM1 第1目標値
SM2 第2目標値
SM3 第3目標値
S1 センサ1秒値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Vehicle auto ventilation system 10 Gas detection apparatus 11 Detection circuit (acquisition means)
12 Capacitor 13 Charging Circuit 14 Charging Resistor Rc Resistance Value of Charging Resistor 15 Charging Diode 16 Discharging Circuit 17 Gas Sensor Element (Discharging Resistor)
Rs Sensor resistance value (resistance value of discharge resistor)
Sc Pulse signal DT (pulse signal) duty ratio ΔDT1 (duty ratio DT) decrement ΔDT2 (duty ratio DT) increment 18 Pulse input terminal (pulse input point)
19 Output terminal (operating point)
Vout output voltage (operating point potential)
20 Microcomputer 20A Sensor input terminal 20B Pulse output terminal 20C Concentration signal output terminal LV Concentration signal 21 A / D conversion circuit (acquisition means)
S (n) Sensor output value 30 Ventilation mechanism 31, 32, 33 Duct 34 Flap 35 Fan 40 Flap control mechanism 41 Flap drive circuit 42 Actuator SM Target value SM1 First target value SM2 Second target value SM3 Third target value S1 Sensor 1 second value

Claims (4)

環境気体中の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、
上記ガスセンサ素子を含む検出回路を用いてセンサ出力値を取得する取得手段であって、
上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値に応じて、上記検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更可能な取得手段と、
上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させて、上記センサ出力値を変化させる変更指示手段と、
上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の昇降を検知するガス濃度昇降検知手段と、
このガス検出装置の起動後において、上記ガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断する1のまたは互いに時間を空けて判断する複数の活性化判断手段であって、
上記ガスセンサ素子が活性化していると判断した場合、その後に、上記ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降検知を開始させる活性化判断手段と、を備え、
上記1または複数の活性化判断手段のうち少なくともいずれかは、上記変更指示手段により、上記センサ出力値が所定条件を満たすように、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させた後に、上記ガスセンサ素子の活性化の判断を行う
ガス検知装置。
A gas detection device using a gas sensor element whose sensor resistance value changes according to the concentration of a specific gas in an environmental gas,
An acquisition means for acquiring a sensor output value using a detection circuit including the gas sensor element,
An acquisition unit capable of changing at least one of a circuit condition and a driving condition of the detection circuit according to a sensor resistance value of the gas sensor element;
Change instruction means for changing the sensor output value by changing at least one of the circuit condition and the drive condition of the detection circuit;
Gas concentration increase / decrease detection means for detecting increase / decrease in the concentration of the specific gas using the sensor output value;
A plurality of activation determination means for determining whether or not the gas sensor element is activated after activation of the gas detection device;
When it is determined that the gas sensor element is activated, an activation determination unit that starts detection of increase / decrease of the concentration of the specific gas by the gas concentration increase / decrease detection unit is then provided,
At least one of the one or more activation determination means changes at least one of the circuit condition and the driving condition of the detection circuit so that the sensor output value satisfies a predetermined condition by the change instruction means. A gas detection device for determining whether the gas sensor element is activated after being activated.
環境気体中の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、
上記ガスセンサ素子を含む検出回路であって、
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、
コンデンサ、
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に充電させる充電回路、及び、
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、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少なくともいずれかは、上記センサ抵抗値を有する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少なくともいずれかは、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、
上記パルス信号のデューティ比を変更可能な検出回路と、
上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子の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に応じたセンサ出力値を取得する取得手段と、
上記検出回路の上記パルス入力点に印加する上記パルス信号のデューティ比を変更させて、上記センサ出力値を変化させる変更指示手段と、
上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の昇降を検知するガス濃度昇降検知手段と、
このガス検出装置の起動後において、上記ガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断する1のまたは互いに時間を空けて判断する複数の活性化判断手段であって、
上記ガスセンサ素子が活性化していると判断した場合、その後に、上記ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降検知を開始させる活性化判断手段と、を備え、
上記1または複数の活性化判断手段のうち少なくともいずれかは、上記変更指示手段により、上記センサ出力値が所定条件を満たすように、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させた後に、上記ガスセンサ素子の活性化の判断を行う
ガス検知装置。
A gas detection device using a gas sensor element whose sensor resistance value changes according to the concentration of a specific gas in an environmental gas,
A detection circuit including the gas sensor element,
A pulse input point to which a pulse signal having a repetitive waveform having a first potential state and a second potential state is input;
Capacitors,
A charging circuit that charges the capacitor through a charging resistor during a period in which the signal of the first potential state is input to the pulse input point; and
A discharge circuit that discharges the capacitor through a discharge resistor during a period in which the signal of the second potential state is input to the pulse input point;
At least one of the charging resistor of the charging circuit and the discharging resistor of the discharging circuit includes a gas sensor element having the sensor resistance value,
At least one of the charging current of the charging circuit and the discharging current of the discharging circuit changes according to a change in the sensor resistance value of the gas sensor element,
A detection circuit capable of changing the duty ratio of the pulse signal;
An acquisition means for acquiring a sensor output value corresponding to the potential at the operating point at which the potential changes at one end of the capacitor and changes in the sensor resistance value of the gas sensor element;
Change instruction means for changing the sensor output value by changing the duty ratio of the pulse signal applied to the pulse input point of the detection circuit;
Gas concentration increase / decrease detection means for detecting increase / decrease in the concentration of the specific gas using the sensor output value;
A plurality of activation determination means for determining whether or not the gas sensor element is activated after activation of the gas detection device;
When it is determined that the gas sensor element is activated, an activation determination unit that starts detection of increase / decrease of the concentration of the specific gas by the gas concentration increase / decrease detection unit is then provided,
At least one of the one or more activation determination means changes at least one of the circuit condition and the driving condition of the detection circuit so that the sensor output value satisfies a predetermined condition by the change instruction means. A gas detection device for determining whether the gas sensor element is activated after being activated.
請求項2に記載のガス検出装置であって、
前記パルス信号のデューティ比の変化方向のうち、上記デューティ比を変化させると、前記センサ出力値が低下する方向を出力値低下方向とし、この逆に、前記センサ出力値が上昇する方向を出力値上昇方向としたとき、
前記変更指示手段により、前記センサ出力値が満たす前記所定条件は、
起動後、第1時間経過後から第2時間経過までの第1所定期間内において、
前記パルス信号のデューティ比を出力値低下方向に変化させて、上記センサ出力値を一旦目標値以下とした後、または、目標値以下のセンサ出力値を、
前記パルス信号のデューティ比を出力値上昇方向に変化させて、上記センサ出力値を目標値以上にできたか否かであり、
前記活性化判断手段は、
前記パルス信号のデューティ比を、上記センサ出力値が上記所定条件を満たした時点のデューティ比に固定し、上記第2時間よりも後の第3時間経過時において、上記センサ出力値が上記目標値を含む所定変動許容範囲内の値であるときに、前記ガスセンサ素子が活性化していると判断する
ガス検出装置。
The gas detection device according to claim 2,
When the duty ratio is changed among the changing directions of the duty ratio of the pulse signal, the direction in which the sensor output value decreases is defined as the output value decreasing direction, and conversely, the direction in which the sensor output value increases is defined as the output value. When going up,
The predetermined condition that the sensor output value satisfies by the change instruction means is:
Within the first predetermined period after the first time elapses and after the second time elapses,
After changing the duty ratio of the pulse signal in the direction of decreasing the output value and making the sensor output value once below the target value, or the sensor output value below the target value,
The duty ratio of the pulse signal is changed in the output value increasing direction to determine whether the sensor output value is equal to or higher than the target value.
The activation determination means includes
The duty ratio of the pulse signal is fixed to the duty ratio when the sensor output value satisfies the predetermined condition, and the sensor output value is set to the target value when a third time elapses after the second time. A gas detection device that determines that the gas sensor element is activated when the value is within a predetermined fluctuation allowable range including
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を含む
車両用オートベンチレーションシステム。
The vehicle autoventilation system containing the gas detection apparatus of any one of Claims 1-3.
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