JP2012047535A - Gas concentration detector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas concentration detector capable of accurately detecting short circuit of a gas sensor even when a resistance value of a powder layer is reduced by moisture absorption while suppressing an increase of manufacturing costs.SOLUTION: A resistance value Ra of a power supply side resistor 251 and a resistance value Rb of a reference potential side resistor 252 constituting a voltage dividing circuit 250 of a circuit 200 for gas sensors are set to the following range in order to suppress the decrease of offset voltage to be generated by the voltage dividing circuit 250 and to suppress current flowing through the voltage dividing circuit 250 to 1 mA or less when resistance of the powder layer of an oxygen sensor 100 is decreased by the moisture absorption.

Description

本発明は、ガスセンサを有するガス濃度検出装置に関する。   The present invention relates to a gas concentration detection apparatus having a gas sensor.

有底筒状の検出素子や、該検出素子の内側と外側にそれぞれ設けられた内側電極と外側電極や、該検出素子を覆うケーシング等から構成された、酸素濃度等を測定するためのガスセンサが知られている。このガスセンサを用いて酸素濃度を測定する際には、検出素子の底部側が被測定ガスに接触されると共に、検出素子の開口部側が大気等の基準ガスに接触される。そして、被測定ガスの酸素濃度と基準ガスの酸素濃度との差に応じて検出素子に生じる起電力に基づき、被測定ガス中の酸素濃度が測定される。   A gas sensor for measuring oxygen concentration, etc., comprising a bottomed cylindrical detection element, inner and outer electrodes provided on the inner and outer sides of the detection element, a casing covering the detection element, and the like Are known. When measuring the oxygen concentration using this gas sensor, the bottom side of the detection element is in contact with the gas to be measured, and the opening side of the detection element is in contact with a reference gas such as the atmosphere. Then, the oxygen concentration in the measurement gas is measured based on the electromotive force generated in the detection element according to the difference between the oxygen concentration of the measurement gas and the oxygen concentration of the reference gas.

このガスセンサを車両のエンジンからの排気ガス中の酸素濃度の測定に用いた場合、排気ガスの空燃比がリッチである時は、排気ガス中の酸素濃度が低いため、上記起電力が増加してガスセンサの出力電圧は所定値に近づく。一方、リーンである時には、該出力電圧は0Vに近づくが、ガスセンサに短絡が生じている時には、ガスセンサからの出力電圧が0Vとなってしまう。このため、リーンである時と短絡が生じた時とを区別することができず、ガスセンサの短絡を検知することができないという問題があった。   When this gas sensor is used to measure the oxygen concentration in the exhaust gas from the vehicle engine, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich, the oxygen concentration in the exhaust gas is low, so the electromotive force increases. The output voltage of the gas sensor approaches a predetermined value. On the other hand, when it is lean, the output voltage approaches 0V, but when the gas sensor is short-circuited, the output voltage from the gas sensor becomes 0V. For this reason, there is a problem that it is impossible to distinguish between a lean state and a short circuit, and a short circuit of the gas sensor cannot be detected.

このような問題を解決する為、ガスセンサが装着される装置側で、電源に接続される抵抗と基準電位に接続される抵抗からなる分圧回路を設けてオフセット電圧を生成し、該オフセット電圧をガスセンサの外側電極に印加することが行われている。こうすることにより、リーンである時のガスセンサの出力電圧を0Vよりも大きな電圧値とすることができ、ガスセンサの短絡を検知することが可能となる。   In order to solve such a problem, a voltage dividing circuit including a resistor connected to a power source and a resistor connected to a reference potential is provided on the apparatus side where the gas sensor is mounted to generate an offset voltage. Application to the outer electrode of the gas sensor is performed. By doing so, the output voltage of the gas sensor when it is lean can be set to a voltage value larger than 0 V, and a short circuit of the gas sensor can be detected.

ところで、このようなガスセンサでは、検出素子は、ケーシングの一部を構成する主体金具により外側から保持されている。この主体金具は基準電位に接続されているが、検出素子と主体金具との間には、インシュレータや、インシュレータとの間に生じた隙間を封止する粉末層が設けられており、検出素子と主体金具とは電気的に絶縁されている。   By the way, in such a gas sensor, the detection element is held from the outside by a metal shell constituting a part of the casing. The metal shell is connected to a reference potential, but an insulator and a powder layer that seals a gap formed between the insulator and the metal shell are provided between the detection element and the metal shell. It is electrically insulated from the metallic shell.

しかしながら、粉末層にて吸湿が生じると、粉末層の抵抗値が低下して検出素子と主体金具とが粉末層を介して電気的に導通されてしまい、検出素子から主体金具へ電流が流れてしまう。これにより、外側電極に印加されるオフセット電圧が低下し、ガスセンサの短絡の誤検知が発生するおそれがある。   However, if moisture absorption occurs in the powder layer, the resistance value of the powder layer decreases and the detection element and the metal shell are electrically connected via the powder layer, and current flows from the detection element to the metal shell. End up. As a result, the offset voltage applied to the outer electrode is lowered, and there is a risk of erroneous detection of a short circuit of the gas sensor.

ここで、特許文献1には、ガスセンサの検出素子の外側電極を覆う絶縁層を設けることが記載されている。こうすることにより、吸湿により粉末層の抵抗値が低下した場合であっても、検出素子と主体金具との間を電気的に絶縁することができ、ガスセンサの短絡の誤検知を防ぐことができる。   Here, Patent Document 1 describes providing an insulating layer that covers the outer electrode of the detection element of the gas sensor. By doing so, even when the resistance value of the powder layer is reduced due to moisture absorption, the detection element and the metal shell can be electrically insulated, and erroneous detection of a short circuit of the gas sensor can be prevented. .

特開2006−234790号公報JP 2006-234790 A

しかしながら、上述した絶縁層は十分な絶縁性を備える必要があり、さらに、ガスセンサをエンジンからの排気ガス中の酸素濃度の測定に用いるのであれば、十分な耐熱性,耐久性等を備える必要があるため、ガスセンサの製造コストが大幅に増加してしまうおそれがある。   However, the insulating layer described above needs to have sufficient insulation, and if the gas sensor is used for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas from the engine, it needs to have sufficient heat resistance, durability, etc. Therefore, there is a possibility that the manufacturing cost of the gas sensor will increase significantly.

本願発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、製造コストの増加を抑えつつ、吸湿により粉末層の抵抗値が低下した場合においても、ガスセンサの短絡を精度良く検知することができるガス濃度検出装置を提供することを目的とする。   The invention of the present application has been made in view of the above problems, and can detect a short circuit of a gas sensor with high accuracy even when the resistance value of a powder layer is reduced due to moisture absorption while suppressing an increase in manufacturing cost. An object is to provide an apparatus.

上記課題を解決する為になされた本発明は、先端が閉じた有底筒状に形成され、その内側と外側とに、それぞれ、内側電極と外側電極とが設けられた被測定ガスの濃度を検出する検出素子と、検出素子を外側から保持し、センサ側基準電位に接続される主体金具と、検出素子と主体金具との隙間を充填すると共に、検出素子と主体金具とを電気的に絶縁するシール層と、を備えるガスセンサと、内側電極と外側電極とに接続され、該ガスセンサから被測定ガスの濃度に応じた信号が入力されるガスセンサ用回路と、を有するガス濃度検出装置であって、ガスセンサ用回路は、電源に直接又は他の抵抗を介して接続される電源側抵抗と、回路側基準電位に接続される基準電位側抵抗とにより、電源により生成される電圧を分圧してオフセット電圧を生成し、該オフセット電圧をガスセンサの外側電極に入力する分圧回路を備える。そして、シール層の吸湿により該シール層の抵抗値が低下し、検出素子の外側と主体金具とが電気的に導通された場合における、オフセット電圧の低下を抑えるため、電源側抵抗の抵抗値Raと、基準電位側抵抗の抵抗値Rbとが、それぞれ、式(1),(2)に従い設定されていること、を特徴とする。   The present invention made to solve the above problems is formed in a bottomed cylindrical shape with a closed tip, and the concentration of the gas to be measured in which the inner electrode and the outer electrode are provided on the inner side and the outer side, respectively. The detection element to be detected, the detection element is held from the outside, the metal fitting connected to the sensor-side reference potential is filled, and the gap between the detection element and the metal fitting is filled, and the detection element and the metal fitting are electrically insulated. And a gas sensor circuit connected to an inner electrode and an outer electrode, and a signal corresponding to the concentration of the gas to be measured is input from the gas sensor. The gas sensor circuit divides the voltage generated by the power supply by the power supply resistance connected directly to the power supply or through another resistor and the reference potential resistance connected to the circuit reference potential. Electric It generates, comprises a voltage divider circuit for inputting the offset voltage to the outer electrode of the gas sensor. Then, the resistance value Ra of the power supply side resistor is suppressed in order to suppress a decrease in the offset voltage when the resistance value of the seal layer decreases due to moisture absorption of the seal layer and the outside of the detection element and the metal shell are electrically connected. And the resistance value Rb of the reference potential side resistor are set according to the equations (1) and (2), respectively.

尚、Vccは電源により生成される電圧の電圧値と、回路側基準電位の電圧値との差であると共に、Vaは、検出素子と主体金具とが電気的に絶縁されている場合におけるオフセット電圧の電圧値であり、tの値は0.7以上1未満である。   Vcc is the difference between the voltage value of the voltage generated by the power supply and the voltage value of the circuit side reference potential, and Va is the offset voltage when the detection element and the metal shell are electrically insulated. The value of t is 0.7 or more and less than 1.

また、「電源により生成される電圧」とは、仮に、ガスセンサ用回路の電源側抵抗が他の抵抗を介して電源に接続されている場合には、該他の抵抗を介して電源側抵抗に印加される電圧を意味するものであっても良い。   In addition, the “voltage generated by the power supply” means that if the power supply side resistance of the gas sensor circuit is connected to the power supply through another resistance, the voltage to the power supply side resistance through the other resistance. It may mean an applied voltage.

また、センサ側基準電位や回路側基準電位は、例えば、当該ガス濃度検出装置が搭載されたシステムの筺体等により生成されるものであっても良く、センサ側基準電位と回路側基準電位とは、同電位、或いはほぼ同電位となっていても良い。   Further, the sensor-side reference potential and the circuit-side reference potential may be generated by, for example, a casing of a system in which the gas concentration detection device is mounted. The sensor-side reference potential and the circuit-side reference potential are , May be the same potential or substantially the same potential.

既に述べたように、吸湿により粉末層(シール層に相当)の抵抗値が低下すると、検出素子の外側とセンサ側基準電位との間が導通され、検出素子の外側電極に印加されるオフセット電圧が低下してしまう。   As described above, when the resistance value of the powder layer (corresponding to the seal layer) decreases due to moisture absorption, the outside of the detection element and the sensor-side reference potential are electrically connected, and the offset voltage applied to the outer electrode of the detection element. Will fall.

しかしながら、オフセット電圧を生成する分圧回路の電源側抵抗と基準電位側抵抗の抵抗値Ra,Rbを低く設定することで、吸湿により粉末層の抵抗値が低下した際のオフセット電圧の低下を抑えることができる。図4には、正常時(粉末層に吸湿が生じていない場合)のオフセット電圧が1.5Vである場合における、オフセット電圧と、粉末層の抵抗値Rxとの関係を示すグラフが記載されている。図4のグラフは、電源側抵抗の抵抗値Raと基準電位側抵抗の抵抗値Rbが560kΩ,240kΩである場合と、56kΩ,24kΩである場合と、5.6kΩ,2.4kΩである場合における、オフセット電圧と抵抗値Rxとの関係を示している。該グラフからは、抵抗値Ra,Rbが低いほど、抵抗値Rxの低下に伴うオフセット電圧の低下を抑制できることがわかる。   However, by setting the resistance values Ra and Rb of the power supply side resistance and the reference potential side resistance of the voltage dividing circuit that generates the offset voltage to be low, a decrease in the offset voltage when the resistance value of the powder layer is reduced due to moisture absorption is suppressed. be able to. FIG. 4 shows a graph showing the relationship between the offset voltage and the resistance value Rx of the powder layer when the offset voltage at normal time (when moisture absorption does not occur in the powder layer) is 1.5V. Yes. The graph of FIG. 4 shows the case where the resistance value Ra of the power supply side resistance and the resistance value Rb of the reference potential side resistance are 560 kΩ and 240 kΩ, 56 kΩ and 24 kΩ, and 5.6 kΩ and 2.4 kΩ. The relationship between the offset voltage and the resistance value Rx is shown. From the graph, it can be seen that the lower the resistance values Ra and Rb, the more the offset voltage can be suppressed from decreasing as the resistance value Rx decreases.

このため、吸湿により低下する粉末層の抵抗値Rxの最低値を想定し、該最低値に基づき電源側抵抗の抵抗値Raと、基準電位側抵抗の抵抗値Rbとを設定することで、粉末層に吸湿が生じた際のオフセット電圧の低下を抑えることができる。このような考えに基づき、上述の式(1),(2)により抵抗値Ra,Rbの範囲が定められる。   For this reason, assuming the minimum value of the resistance value Rx of the powder layer that decreases due to moisture absorption, and setting the resistance value Ra of the power supply side resistance and the resistance value Rb of the reference potential side resistance based on the minimum value, A decrease in offset voltage when moisture absorption occurs in the layer can be suppressed. Based on such an idea, the ranges of the resistance values Ra and Rb are determined by the above formulas (1) and (2).

次に、図1を用いて、上述の式(1),(2)がどのようにして導出されたかについて説明する。以下では、本発明のガスセンサ,ガスセンサ用回路が、それぞれ、図1における100,200に相当するものと仮定して説明を行うが、本発明のガスセンサ,ガスセンサ用回路は、図1に記載の構成に限定されるものではないことを念のため付言しておく。   Next, how the above formulas (1) and (2) are derived will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that the gas sensor and the gas sensor circuit of the present invention correspond to 100 and 200 in FIG. 1, respectively. However, the gas sensor and the gas sensor circuit of the present invention are configured as shown in FIG. Note that this is not a limitation.

ガスセンサ用回路200は、5Vの電圧を生成する電源400に接続されており、ガスセンサ100の内側電極,外側電極にそれぞれ接続される第一端子210,第二端子220を有している。また、ガスセンサ用回路200は、電源400に接続される電源側抵抗251と、回路側基準電位240に接続される基準電位側抵抗252とによりオフセット電圧を生成し、第二端子220からガスセンサ100の外側電極に印加する分圧回路250を有している。   The gas sensor circuit 200 is connected to a power source 400 that generates a voltage of 5 V, and includes a first terminal 210 and a second terminal 220 connected to the inner electrode and the outer electrode of the gas sensor 100, respectively. In addition, the gas sensor circuit 200 generates an offset voltage by the power supply side resistor 251 connected to the power supply 400 and the reference potential side resistor 252 connected to the circuit side reference potential 240, and the gas sensor circuit 200 A voltage dividing circuit 250 is applied to the outer electrode.

そして、吸湿によりガスセンサの粉末層の抵抗値Rxが低下すると、検出素子の外側とセンサ側基準電位500との間が導通されるため、第二端子220とセンサ側基準電位500との間に粉末層抵抗300が形成された状態となる。   When the resistance value Rx of the powder layer of the gas sensor decreases due to moisture absorption, the outside of the detection element and the sensor side reference potential 500 are electrically connected, so that the powder is between the second terminal 220 and the sensor side reference potential 500. The layer resistance 300 is formed.

ここで、粉末層に吸湿が生じていない場合には、抵抗値Ra,Rbは以下の関係となる。   Here, when moisture absorption does not occur in the powder layer, the resistance values Ra and Rb have the following relationship.

また、粉末層に吸湿が生じ、粉末層抵抗300が形成された際のオフセット電圧をVa´は、以下のように表すことができる。   In addition, Va ′ can be expressed as follows as an offset voltage when moisture absorption occurs in the powder layer and the powder layer resistance 300 is formed.

ここで、粉末層の吸湿が生じた際に、オフセット電圧として最低限維持すべき電圧値をt×Va[V](tは0.7以上1未満の係数)とすると、以下の式が成り立つ。   Here, when moisture absorption of the powder layer occurs, assuming that the voltage value to be maintained as a minimum as the offset voltage is t × Va [V] (t is a coefficient of 0.7 or more and less than 1), the following equation is established. .

そして、式(5)に式(3)を代入してRbを消去すると、以下の式が得られる。   Then, by substituting equation (3) into equation (5) and eliminating Rb, the following equation is obtained.

ここで、詳細については後述するが、実験結果より吸湿が生じた際の粉末層の抵抗値Rxの最低値は、0.1MΩと想定される。このため、式(6)より上述した式(1)が導かれる。   Here, although details will be described later, the lowest value of the resistance value Rx of the powder layer when moisture absorption occurs is assumed to be 0.1 MΩ from the experimental results. For this reason, Formula (1) mentioned above is guide | induced from Formula (6).

また、Rbに関しても、同様にして式(5)に式(3)を代入しRaを消去することで、以下の関係を導くことができる。   Similarly for Rb, the following relationship can be derived by substituting Equation (3) into Equation (5) and eliminating Ra.

吸湿が生じた際の粉末層の抵抗値Rxの最低値は、0.1MΩと想定されるため、式(7)より、上述した式(2)が導かれる。   Since the minimum value of the resistance value Rx of the powder layer when moisture absorption occurs is assumed to be 0.1 MΩ, Equation (2) described above is derived from Equation (7).

つまり、式(1),(2)に従い分圧回路の電源側抵抗の抵抗値Ra,基準電位側抵抗の抵抗値Rbを設定するのみで、吸湿により粉末層の抵抗値Rxが0.1MΩまで低下した場合であっても、オフセット電圧を正常時の70%以上に保つことができる。したがって、ガスセンサの検出素子の外側電極を覆う絶縁層等を設けなくとも、粉末層の吸湿が生じた際のオフセット電圧の低下を十分に抑えることが可能となり、ガスセンサの短絡の誤検知を防ぐことができるのである。このため、本発明によれば、製造コストの増加を抑えつつ、吸湿により粉末層の抵抗値が低下した場合においても、ガスセンサの短絡を精度良く検知することができる。   That is, the resistance value Rx of the power supply side resistance of the voltage dividing circuit and the resistance value Rb of the reference potential side resistance of the voltage dividing circuit are only set according to the equations (1) and (2), and the resistance value Rx of the powder layer is reduced to 0.1 MΩ by moisture absorption Even when the voltage drops, the offset voltage can be maintained at 70% or more of the normal value. Therefore, without providing an insulating layer or the like covering the outer electrode of the detection element of the gas sensor, it is possible to sufficiently suppress a decrease in offset voltage when moisture absorption of the powder layer occurs, and prevent erroneous detection of a short circuit of the gas sensor. Can do it. For this reason, according to the present invention, it is possible to accurately detect a short circuit of the gas sensor even when the resistance value of the powder layer is reduced due to moisture absorption while suppressing an increase in manufacturing cost.

一方、電源側抵抗の抵抗値Raや基準電位側抵抗の抵抗値Rbを低下させることで、分圧回路を流れる電流が増加してしまい、ガスセンサ用回路での消費電力が増加してしまう。ここで、粉末層に吸湿が生じていない場合に分割回路を流れる電流をIaとすると、抵抗値Ra,Rbと、電源の電圧Vccと、オフセット電圧Vaと、Iaとの間には、以下の関係が成り立つ。   On the other hand, by reducing the resistance value Ra of the power supply side resistance and the resistance value Rb of the reference potential side resistance, the current flowing through the voltage dividing circuit increases, and the power consumption in the gas sensor circuit increases. Here, when the current flowing through the dividing circuit when moisture absorption does not occur in the powder layer is Ia, the resistance values Ra and Rb, the power supply voltage Vcc, the offset voltage Va, and Ia are as follows. A relationship is established.

式(8),(9)より、ガスセンサ用回路の分圧回路を流れる電流Iaを所定値以下とする場合の抵抗値Ra,Rbの値の範囲を定めることができる。
そこで、本発明に係るガス濃度検出装置では、さらに、電源側抵抗の抵抗値Raと基準電位側抵抗の抵抗値Rbとが、それぞれ、式(10),(11)に従い設定されていることを特徴とする。
From Expressions (8) and (9), it is possible to determine a range of resistance values Ra and Rb when the current Ia flowing through the voltage dividing circuit of the gas sensor circuit is set to a predetermined value or less.
Therefore, in the gas concentration detection device according to the present invention, the resistance value Ra of the power supply side resistance and the resistance value Rb of the reference potential side resistance are set according to the equations (10) and (11), respectively. Features.

こうすることにより、ガスセンサ用回路の分圧回路を流れる電流を1mA以下に抑えることができ、ガスセンサ用回路での消費電力の増加を抑えることができる。   By doing so, the current flowing through the voltage dividing circuit of the gas sensor circuit can be suppressed to 1 mA or less, and an increase in power consumption in the gas sensor circuit can be suppressed.

ガス濃度検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a gas concentration detection apparatus. 酸素センサの断面図である。It is sectional drawing of an oxygen sensor. 高温高湿環境下での酸素センサの粉末層の抵抗値の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the resistance value of the powder layer of an oxygen sensor in a high temperature and high humidity environment. 酸素センサの粉末層の抵抗値Rxとオフセット電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between resistance value Rx of the powder layer of an oxygen sensor, and offset voltage.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。尚、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments of the present invention are not limited to the following embodiments, and various forms can be adopted as long as they belong to the technical scope of the present invention.

[構成の説明]
図1は、本実施形態のガス濃度検出装置1の構成を示すブロック図である。ガス濃度検出装置1は、車両のエンジンからの排気ガス中の酸素濃度を測定するための酸素センサ100と、酸素センサ100を用いて排気ガス中の酸素濃度を測定し、測定結果に応じて各種処理を行うガスセンサ用回路200とから構成されている。
[Description of configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gas concentration detection device 1 of the present embodiment. The gas concentration detection apparatus 1 measures the oxygen concentration in the exhaust gas using the oxygen sensor 100 for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas from the engine of the vehicle, and the oxygen sensor 100, and various types of measurement are performed according to the measurement results. The gas sensor circuit 200 performs processing.

また、ガスセンサ用回路200は、酸素センサ100に接続される第一端子210,第二端子220と、を有し、第二端子220は、5Vの電圧を生成する電源400に降圧抵抗230を介して接続されている。また、電源400に接続される電源側抵抗251と、回路側基準電位240に接続される基準電位側抵抗252とにより1.5Vのオフセット電圧を生成し、第二端子220から酸素センサ100に印加する分圧回路250と、第一端子210と第二端子220との間の電位差を増幅する差動増幅回路260と、を有している。   The gas sensor circuit 200 includes a first terminal 210 and a second terminal 220 connected to the oxygen sensor 100. The second terminal 220 is connected to a power supply 400 that generates a voltage of 5V via a step-down resistor 230. Connected. Further, an offset voltage of 1.5 V is generated by the power supply side resistor 251 connected to the power supply 400 and the reference potential side resistor 252 connected to the circuit side reference potential 240 and applied to the oxygen sensor 100 from the second terminal 220. And a differential amplifier circuit 260 that amplifies the potential difference between the first terminal 210 and the second terminal 220.

また、ガスセンサ用回路200の第一端子210や差動増幅回路260の出力端子には、これらの端子の電圧に基づき、酸素濃度の測定や酸素センサ100の短絡の検知を行うマイコンが接続されている。尚、ガスセンサ用回路200は、酸素センサ100に一体に設けられていてもよいし、エンジン制御ユニット(ECM)やパワートレインコントロールモジュール(PCM)等の一部として構成されていても良い。また、酸素センサ100とECMやPCM等の間に設けられていても良い。   Further, the first terminal 210 of the gas sensor circuit 200 and the output terminal of the differential amplifier circuit 260 are connected to a microcomputer that measures the oxygen concentration and detects a short circuit of the oxygen sensor 100 based on the voltages of these terminals. Yes. The gas sensor circuit 200 may be provided integrally with the oxygen sensor 100, or may be configured as a part of an engine control unit (ECM), a powertrain control module (PCM), or the like. Further, it may be provided between the oxygen sensor 100 and the ECM or PCM.

次に、酸素センサ100の構成について、図2に記載の酸素センサ100の断面図を用いて説明する。尚、以下では、図2における下側を酸素センサ100の先端側、上側を酸素センサ100の後端側として説明する。   Next, the configuration of the oxygen sensor 100 will be described using the cross-sectional view of the oxygen sensor 100 shown in FIG. In the following description, the lower side in FIG. 2 is described as the front end side of the oxygen sensor 100, and the upper side is described as the rear end side of the oxygen sensor 100.

酸素センサ100は、ジルコニア(ZrO2)を主成分とする酸素イオン伝導性固体電解質体により先端部が閉じた有底筒状に形成された検出素子110と、検出素子110の内部に配置された棒状のセラミックヒータ120と、検出素子110を収容するケーシング130等から構成されている。 The oxygen sensor 100 includes a detection element 110 formed in a bottomed cylindrical shape having a closed end with an oxygen ion conductive solid electrolyte body mainly composed of zirconia (ZrO 2 ), and disposed inside the detection element 110. It is composed of a rod-shaped ceramic heater 120, a casing 130 that houses the detection element 110, and the like.

検出素子110は、その先端部分が被測定ガスに接触する検出部111として構成されており、また、その外側と内側には、それぞれ、検出素子110の電圧を計測するために用いられる外側電極112と内側電極113が設けられている。尚、これらの電極は、PtあるいはPt合金により形成された多孔質電極として構成されていても良い。   The detection element 110 is configured as a detection unit 111 whose tip is in contact with the gas to be measured, and an outer electrode 112 used for measuring the voltage of the detection element 110 on the outer side and the inner side, respectively. And an inner electrode 113 are provided. Note that these electrodes may be configured as porous electrodes formed of Pt or a Pt alloy.

また、セラミックヒータ120は、抵抗発熱線により検出素子110の検出部111を加熱する発熱部121を有している。
また、ケーシング130は、検出素子110を保持すると共にその検出部111を排気管等の内部に突出させる金属製の主体金具131と、主体金具131の後端側開口部に接続される筒状の内筒部材132と、内筒部材132の後端側開口部に接続される筒状の外筒部材133を有している。また、内筒部材132と外筒部材133の内側には、基準ガスが蓄積される基準ガス空間134が形成されている。
In addition, the ceramic heater 120 has a heat generating part 121 that heats the detecting part 111 of the detecting element 110 with a resistance heat generating line.
The casing 130 holds the detection element 110 and has a metallic metal shell 131 that projects the detection portion 111 into the exhaust pipe and the like, and a cylindrical shape connected to the rear end side opening of the metal shell 131. An inner cylinder member 132 and a cylindrical outer cylinder member 133 connected to the rear end opening of the inner cylinder member 132 are provided. Further, a reference gas space 134 in which the reference gas is accumulated is formed inside the inner cylinder member 132 and the outer cylinder member 133.

また、主体金具131と検出素子110との間には、絶縁性のセラミックにより構成されるインシュレータ140,142や、滑石等で構成される粉末層141が設けられており、主体金具131の後端側が加締められることで、主体金具131と検出素子110との間が気密な状態で封止されている。   Further, insulators 140 and 142 made of insulating ceramic and a powder layer 141 made of talc and the like are provided between the metal shell 131 and the detection element 110, and the rear end of the metal shell 131. By crimping the side, the metal shell 131 and the detection element 110 are sealed in an airtight state.

また、酸素センサ100は、ガスセンサ用回路200に接続される外側電極用リード線150,内側電極用リード線151と、セラミックヒータ120に電力を供給するヒータ用リード線152を有する。   The oxygen sensor 100 includes an outer electrode lead wire 150, an inner electrode lead wire 151 connected to the gas sensor circuit 200, and a heater lead wire 152 that supplies power to the ceramic heater 120.

外側電極用リード線150,内側電極用リード線151は、シール部材153,セパレータ154を挿通して基準ガス空間134に配設される。そして、外側電極用リード線150は、外側電極112に接している素子外面固定金具155に接続されると共に、内側電極用リード線151は、内側電極113に接している素子内面固定金具156に接続される。尚、外側電極用リード線150,内側電極用リード線151は、ガスセンサ用回路200の第二端子220,第一端子210(図1参照)にそれぞれ接続されている。   The outer electrode lead wire 150 and the inner electrode lead wire 151 are disposed in the reference gas space 134 through the seal member 153 and the separator 154. The outer electrode lead wire 150 is connected to the element outer surface fixing bracket 155 in contact with the outer electrode 112, and the inner electrode lead wire 151 is connected to the element inner surface fixing bracket 156 in contact with the inner electrode 113. Is done. The outer electrode lead wire 150 and the inner electrode lead wire 151 are connected to the second terminal 220 and the first terminal 210 (see FIG. 1) of the gas sensor circuit 200, respectively.

また、ヒータ用リード線152もまた、シール部材153,セパレータ154を挿通して酸素センサ100の内部に導かれ、セラミックヒータ120に接続される。
尚、主体金具131は、センサ側基準電位500に接続されている。このセンサ側基準電位500や回路側基準電位240は、例えば、ガス濃度検出装置1が搭載されている車両の車体等により生成されるものであっても良く、センサ側基準電位500と回路側基準電位240とは、同電位、或いはほぼ同電位となっていても良い。
The heater lead wire 152 is also inserted into the oxygen sensor 100 through the seal member 153 and the separator 154 and connected to the ceramic heater 120.
The metal shell 131 is connected to the sensor side reference potential 500. The sensor-side reference potential 500 and the circuit-side reference potential 240 may be generated by, for example, the vehicle body of a vehicle on which the gas concentration detection device 1 is mounted. The potential 240 may be the same potential or almost the same potential.

[酸素濃度の測定について]
次に、酸素センサ100を用いた酸素濃度の測定について説明する。酸素センサ100では、基準ガス空間134に基準ガスが蓄積されると共に、検出素子110の検出部111が被測定ガスに接触されると、被測定ガス中の酸素濃度と基準ガス中の酸素濃度との差に応じて検出素子110に起電力が生じ、内側電極113の電圧が変化する。ガスセンサ用回路200は、内側電極用リード線151により内側電極113の電圧を計測し、計測した電圧に基づき被測定ガス中の酸素濃度を測定する。
[Measurement of oxygen concentration]
Next, measurement of oxygen concentration using the oxygen sensor 100 will be described. In the oxygen sensor 100, when the reference gas is accumulated in the reference gas space 134 and the detection unit 111 of the detection element 110 is brought into contact with the measurement gas, the oxygen concentration in the measurement gas and the oxygen concentration in the reference gas are determined. In response to the difference, an electromotive force is generated in the detection element 110, and the voltage of the inner electrode 113 changes. The gas sensor circuit 200 measures the voltage of the inner electrode 113 with the inner electrode lead wire 151, and measures the oxygen concentration in the gas to be measured based on the measured voltage.

本実施形態では、酸素センサ100は、排気ガス中の酸素濃度の測定に用いられる。排気ガスの空燃比がリッチである場合には、排気ガス中の酸素濃度が基準ガスよりも低いため上記起電力は1Vに近づき、リーンである場合には、排気ガス中の酸素濃度は基準ガスの酸素濃度に近いため上記起電力は0Vに近づく。また、既に述べたように、酸素センサ100の外側電極112には、ガスセンサ用回路200の分圧回路250により生成される1.5Vのオフセット電圧が印加されるため、内側電極113の電圧は、正常時には1.5V〜2.5Vの範囲で変化する。   In the present embodiment, the oxygen sensor 100 is used for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich, the oxygen concentration in the exhaust gas is lower than that of the reference gas, so the electromotive force approaches 1 V. When the exhaust gas is lean, the oxygen concentration in the exhaust gas is the reference gas. The electromotive force approaches 0 V because it is close to the oxygen concentration. As already described, since the 1.5 V offset voltage generated by the voltage dividing circuit 250 of the gas sensor circuit 200 is applied to the outer electrode 112 of the oxygen sensor 100, the voltage of the inner electrode 113 is It changes in the range of 1.5V-2.5V at the normal time.

また、酸素センサ100の破損等により、検出素子110の内側(通常基準ガスに晒される側)に排気ガスが流入する故障形態がある。これにより検出素子110の内側よりも外側のほうが酸素濃度の高いガスに晒されると、内側電極113の電圧値が外側電極112の電圧値よりも低くなる。このとき外側電極112に1.5Vのオフセット電圧を印加していれば、内側電極113の電圧は1.5V〜0.5Vの間で変化する事となる。なお、この故障形態のことを、出力シフト(CSD)と呼ぶ。   In addition, there is a failure mode in which exhaust gas flows into the inside of the detection element 110 (normally exposed to the reference gas) due to breakage of the oxygen sensor 100 or the like. Accordingly, when the outer side of the detection element 110 is exposed to a gas having a higher oxygen concentration, the voltage value of the inner electrode 113 becomes lower than the voltage value of the outer electrode 112. At this time, if an offset voltage of 1.5V is applied to the outer electrode 112, the voltage of the inner electrode 113 changes between 1.5V and 0.5V. This failure mode is called output shift (CSD).

そして、酸素センサ100の第一端子210側(内側電極用リード線151側)に短絡が生じた場合には、内側電極用リード線151から出力される電圧は0Vとなり、第二端子220側(外側電極用リード線150側)に短絡が生じた場合は、内側電極用リード線151から出力される電圧は0V〜1.0Vの範囲で変化する。   When a short circuit occurs on the first terminal 210 side (inner electrode lead wire 151 side) of the oxygen sensor 100, the voltage output from the inner electrode lead wire 151 becomes 0 V, and the second terminal 220 side ( When a short circuit occurs on the outer electrode lead wire 150 side, the voltage output from the inner electrode lead wire 151 changes in the range of 0V to 1.0V.

このため、ガスセンサ用回路200は、0.3Vを酸素センサ100の短絡判定の閾値とし、第一端子210の電圧が0.3Vを下回った場合には、酸素センサ100に短絡が生じたものと判定する。   For this reason, the gas sensor circuit 200 uses 0.3 V as the threshold for determining the short circuit of the oxygen sensor 100, and when the voltage at the first terminal 210 falls below 0.3 V, the oxygen sensor 100 is short-circuited. judge.

[粉末層の吸湿について]
ところで、酸素センサ100の主体金具131と検出素子110との間には、これらの電気的に絶縁する粉末層141が設けられているが、この粉末層141にて吸湿が生じると、粉末層141の抵抗値が低下してしまい、主体金具131と検出素子110の外側とが電気的に導通されてしまう。このとき、検出素子110の外側と主体金具131とは、粉末層141に形成される粉末層抵抗により接続された状態となるが、主体金具131はセンサ側基準電位500に接続されているため、図1に記載されているように、第二端子220とセンサ側基準電位500との間に粉末層抵抗300が形成された状態となる。
[Moisture absorption of powder layer]
Incidentally, an electrically insulating powder layer 141 is provided between the metal shell 131 of the oxygen sensor 100 and the detection element 110. When moisture absorption occurs in the powder layer 141, the powder layer 141 is provided. The resistance value of the metal shell 131 and the outer side of the detection element 110 are electrically connected. At this time, the outer side of the detection element 110 and the metal shell 131 are connected by the powder layer resistance formed on the powder layer 141, but the metal shell 131 is connected to the sensor-side reference potential 500. As shown in FIG. 1, the powder layer resistor 300 is formed between the second terminal 220 and the sensor-side reference potential 500.

これにより、第二端子220から粉末層抵抗300を介してセンサ側基準電位500に電流が流れるようになるため、外側電極112に印加されているオフセット電圧が低下してしまい、正常時(粉末層に吸湿が生じていない場合)と比べて内側電極113の電圧の下限値が低下してしまう。そして、該下限値が0.3Vを下回ると、酸素センサ100に短絡が発生していなくても、ガスセンサ用回路200は短絡が発生したと検知しうる状態となる。   As a result, a current flows from the second terminal 220 to the sensor-side reference potential 500 via the powder layer resistor 300, so that the offset voltage applied to the outer electrode 112 decreases, and the normal state (powder layer) The lower limit value of the voltage of the inner electrode 113 is reduced as compared with the case where no moisture absorption occurs. When the lower limit value is less than 0.3 V, the gas sensor circuit 200 can detect that a short circuit has occurred even if the oxygen sensor 100 has not short circuited.

ここで、吸湿により低下する粉末層の抵抗値の範囲について検討する。
およそ500時間強にわたり酸素センサ100を温度60℃,湿度98%の高温高湿環境下に放置し、粉末層141の抵抗値を測定する実験を行った。図3には、該実験での粉末層141の抵抗値Rxの測定結果を示すグラフが記載されている。該実験は、所定期間にわたり車両に搭載され、排気ガスを対象とした酸素濃度の測定に使用された酸素センサ100である耐久品No1,No2と、未使用の酸素センサ100であるNEW品No1,No2の四つを対象として行われた。
Here, the range of the resistance value of the powder layer that decreases due to moisture absorption will be examined.
An experiment was conducted to measure the resistance value of the powder layer 141 by leaving the oxygen sensor 100 in a high-temperature and high-humidity environment at a temperature of 60 ° C. and a humidity of 98% for about 500 hours. FIG. 3 shows a graph showing the measurement result of the resistance value Rx of the powder layer 141 in the experiment. The experiment was carried out in a vehicle for a predetermined period of time and used as a durable product No1, No2 which is an oxygen sensor 100 used for measuring an oxygen concentration for exhaust gas, and a NEW product No1, a unused oxygen sensor 100. The test was conducted for No.4.

測定結果から、酸素センサ100を上記高温高湿環境下に放置した場合の粉末層141の抵抗値Rxは、最低でも0.5MΩ程度であることが判明した。このため、酸素センサ100の粉末層141により形成される粉末層抵抗300の抵抗値Rxの値の範囲は、0.1MΩ以上と想定することができる。   From the measurement results, it was found that the resistance value Rx of the powder layer 141 when the oxygen sensor 100 was left in the high temperature and high humidity environment was at least about 0.5 MΩ. For this reason, the range of the resistance value Rx of the powder layer resistor 300 formed by the powder layer 141 of the oxygen sensor 100 can be assumed to be 0.1 MΩ or more.

[分圧回路の抵抗の抵抗値について]
また、本実施形態では、第一端子210の電圧値に基づく短絡検知の閾値は0.3Vとなっている。これは上記したように、酸素センサ100に出力シフト(CSD)の故障が生じてセンサ出力がオフセット電圧より1.0V低下した状態であっても、短絡と誤検知することの無い閾値として0.3Vと設定する。
[Resistance value of voltage divider circuit resistance]
In the present embodiment, the threshold for short circuit detection based on the voltage value of the first terminal 210 is 0.3V. As described above, even if the output shift (CSD) failure occurs in the oxygen sensor 100 and the sensor output is 1.0 V lower than the offset voltage, the threshold value is set to 0. Set to 3V.

つまり、短絡検知の閾値を0.3Vとしたうえで、オフセット電圧の最低値を、正常時の値(1.5V)の90%(1.35V)とすれば、仮に出力シフト(CSD)の故障が生じても第一端子210の電圧値は0.35V以上に確保できるため、常に短絡を正常に検知する事が可能となるためである。   That is, assuming that the short-circuit detection threshold is 0.3 V and the minimum value of the offset voltage is 90% (1.35 V) of the normal value (1.5 V), the output shift (CSD) is temporarily assumed. This is because even if a failure occurs, the voltage value of the first terminal 210 can be ensured to be 0.35 V or higher, so that a short circuit can always be detected normally.

このため、Vcc=5.0V,Va=1.5V,t=0.9とし、上述した式(1),(2)に基づき、抵抗値Ra,Rbを以下の範囲とした。   Therefore, Vcc = 5.0V, Va = 1.5V, and t = 0.9, and the resistance values Ra and Rb are set in the following ranges based on the above formulas (1) and (2).

また、さらに、分圧回路250を流れる電流を1mA以下とするため、上述した式(10),(11)に基づき、抵抗値Ra,Rbを以下の範囲とした。   Further, in order to set the current flowing through the voltage dividing circuit 250 to 1 mA or less, the resistance values Ra and Rb are set to the following ranges based on the above-described equations (10) and (11).

[効果]
本実施形態のガス濃度検出装置1によれば、吸湿により粉末層141の抵抗値Rxが0.1MΩまで低下した場合であっても、オフセット電圧を正常時の90%以上に保つことができる。したがって、酸素センサ100の検出素子110の外側電極112を覆う絶縁層等を設けなくとも、粉末層141の吸湿が生じた際のオフセット電圧の低下を十分に抑えることが可能となり、酸素センサ100の短絡の誤検知を防ぐことができるのである。このため、製造コストの増加を抑えつつ、吸湿により粉末層141の抵抗値が低下した場合に、酸素センサ100の短絡を精度良く検知することができる。
[effect]
According to the gas concentration detection device 1 of the present embodiment, even when the resistance value Rx of the powder layer 141 is reduced to 0.1 MΩ due to moisture absorption, the offset voltage can be maintained at 90% or more of the normal value. Therefore, it is possible to sufficiently suppress a decrease in offset voltage when moisture absorption of the powder layer 141 occurs without providing an insulating layer or the like that covers the outer electrode 112 of the detection element 110 of the oxygen sensor 100. It is possible to prevent erroneous detection of a short circuit. For this reason, it is possible to accurately detect a short circuit of the oxygen sensor 100 when the resistance value of the powder layer 141 is reduced due to moisture absorption while suppressing an increase in manufacturing cost.

また、ガスセンサ用回路200の分圧回路250を流れる電流を1mA以下に抑えることができ、ガスセンサ用回路200での消費電力の増加を抑えることができる。
[他の実施形態]
(1)本実施形態では、酸素センサ100を備えるガス濃度検出装置1を例に挙げて説明したが、これに限定されることは無く、本発明は、酸素以外の他のガスを検知するガスセンサにも適用することができる。
(2)また、本実施形態では、酸素センサ100を車両のエンジンからの排気ガスの測定に用いる場合を例に挙げて説明したが、酸素センサ100が他の用途に用いられる場合であっても、本発明を適用することができる。
(3)また、本実施形態では、電源400の電圧が5.0V,正常時のオフセット電圧が1.5V,短絡判定の閾値が0.3Vとなっているが、これらの値に限定されることはない。また、吸湿により粉末層141の抵抗値Rxが低下した際にオフセット電圧の最低値は、正常時の90%である1.35Vとなっているが、この最低値もこれに限定されることは無く、オフセット電圧や短絡判定の閾値に応じて適宜定められる。
(4)また、図1のガスセンサ用回路200中においても、分圧回路250は電源400の電圧を直接分圧しているが、分圧回路250と電源400との間に抵抗等を介して、一度降圧させた電源電圧を、分圧回路250で分圧しても良い。例えば、電源400の電圧値は12Vであっても、抵抗等により5Vに降圧させたのち、分圧回路250でオフセット電圧を生成しても良い。また、降圧抵抗230も同様に、電源400の電圧を降圧させても良いし、逆に省いても良い。
(5)また、図1のガスセンサ用回路200において、回路側基準電位240は0Vとして説明をしたが、仮に回路側基準電位240が0.1V等に持ち上げられていても、問題は無い。その際には、電源400により生成される電圧の電圧値と、回路側基準電位240の電圧値との差を(数1)〜(数13)の式におけるVcc
とすれば、(数1)〜(数13)の式はそのまま利用が可能である。
Further, the current flowing through the voltage dividing circuit 250 of the gas sensor circuit 200 can be suppressed to 1 mA or less, and an increase in power consumption in the gas sensor circuit 200 can be suppressed.
[Other Embodiments]
(1) In the present embodiment, the gas concentration detection device 1 including the oxygen sensor 100 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is a gas sensor that detects gas other than oxygen. It can also be applied to.
(2) In the present embodiment, the case where the oxygen sensor 100 is used for measuring exhaust gas from the engine of the vehicle has been described as an example. However, even when the oxygen sensor 100 is used for other purposes. The present invention can be applied.
(3) In this embodiment, the voltage of the power supply 400 is 5.0 V, the normal offset voltage is 1.5 V, and the short-circuit determination threshold is 0.3 V. However, the present invention is limited to these values. There is nothing. In addition, when the resistance value Rx of the powder layer 141 decreases due to moisture absorption, the minimum value of the offset voltage is 1.35 V, which is 90% of the normal time, but this minimum value is also limited to this. And is determined as appropriate according to the offset voltage and the threshold for short-circuit determination.
(4) In the gas sensor circuit 200 of FIG. 1, the voltage dividing circuit 250 directly divides the voltage of the power source 400, but a resistor or the like is interposed between the voltage dividing circuit 250 and the power source 400. The power supply voltage once lowered may be divided by the voltage dividing circuit 250. For example, even if the voltage value of the power supply 400 is 12V, the voltage dividing circuit 250 may generate an offset voltage after stepping down to 5V by a resistor or the like. Similarly, the step-down resistor 230 may step down the voltage of the power supply 400 or may be omitted.
(5) In the gas sensor circuit 200 of FIG. 1, the circuit-side reference potential 240 has been described as 0 V, but there is no problem even if the circuit-side reference potential 240 is raised to 0.1 V or the like. In that case, the difference between the voltage value of the voltage generated by the power supply 400 and the voltage value of the circuit-side reference potential 240 is expressed as Vcc in the equations (1) to (13).
If this is the case, the equations of (Equation 1) to (Equation 13) can be used as they are.

[特許請求の範囲との対応]
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。
[Correspondence with Claims]
The correspondence between the terms used in the description of the above embodiment and the terms used in the description of the claims is shown.

酸素センサ100がガスセンサに相当し、粉末層141がシール層に相当する。   The oxygen sensor 100 corresponds to a gas sensor, and the powder layer 141 corresponds to a seal layer.

1…ガス濃度検出装置、100…酸素センサ、110…検出素子、111…検出部、112…外側電極、113…内側電極、120…セラミックヒータ、121…発熱部、130…ケーシング、131…主体金具、132…内筒部材、133…外筒部材、134…基準ガス空間、140…インシュレータ、141…粉末層、142…インシュレータ、150…外側電極用リード線、151…内側電極用リード線、152…ヒータ用リード線、153…シール部材、154…セパレータ、155…素子外面固定金具、156…素子内面固定金具、200…ガスセンサ用回路、210…第一端子、220…第二端子、230…降圧抵抗、240…回路側基準電位、250…分圧回路、251…電源側抵抗、252…基準電位側抵抗、260…差動増幅回路、300…粉末層抵抗、400…電源、500…センサ側基準電位。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas concentration detection apparatus, 100 ... Oxygen sensor, 110 ... Detection element, 111 ... Detection part, 112 ... Outer electrode, 113 ... Inner electrode, 120 ... Ceramic heater, 121 ... Heat-generating part, 130 ... Casing, 131 ... Metal fitting 132 ... Inner cylinder member, 133 ... Outer cylinder member, 134 ... Reference gas space, 140 ... Insulator, 141 ... Powder layer, 142 ... Insulator, 150 ... Lead wire for outer electrode, 151 ... Lead wire for inner electrode, 152 ... Heater lead wire, 153... Sealing member, 154... Separator, 155... Element outer surface fixing bracket, 156... Element inner surface fixing bracket, 200 ... Circuit for gas sensor, 210 ... First terminal, 220. , 240 ... circuit side reference potential, 250 ... voltage dividing circuit, 251 ... power supply side resistance, 252 ... reference potential side resistance, 260 ... differential Width circuit, 300 ... powder layer resistance, 400 ... power supply, 500 ... sensor reference potential.

Claims (2)

先端が閉じた有底筒状に形成され、その内側と外側とに、それぞれ、内側電極と外側電極とが設けられた被測定ガスの濃度を検出する検出素子と、
前記検出素子を外側から保持し、センサ側基準電位に接続される主体金具と、
前記検出素子と前記主体金具との隙間を充填すると共に、前記検出素子と前記主体金具とを電気的に絶縁するシール層と、
を備えるガスセンサと、
前記内側電極と前記外側電極とに接続され、該ガスセンサから前記被測定ガスの濃度に応じた信号が入力されるガスセンサ用回路と、
を有するガス濃度検出装置であって、
前記ガスセンサ用回路は、電源に直接又は他の抵抗を介して接続される電源側抵抗と、回路側基準電位に接続される基準電位側抵抗とにより、前記電源により生成される電圧を分圧してオフセット電圧を生成し、該オフセット電圧を前記ガスセンサの前記外側電極に入力する分圧回路を備え、
前記電源側抵抗の抵抗値Raと、前記基準電位側抵抗の抵抗値Rbとが、それぞれ、式(1),(2)に従い設定されていること、
を特徴とするガス濃度検出装置。


尚、Vccは前記電源により生成される電圧の電圧値と、前記回路側基準電位の電圧値との差であると共に、Vaは、前記検出素子と前記主体金具とが電気的に絶縁されている場合における前記オフセット電圧の電圧値であり、tの値は0.7以上1未満である。
A detection element for detecting the concentration of the gas to be measured, which is formed in a bottomed cylindrical shape with a closed tip and provided with an inner electrode and an outer electrode on the inner side and the outer side, respectively;
A metal shell that holds the detection element from the outside and is connected to a sensor-side reference potential;
A sealing layer that fills a gap between the detection element and the metal shell and electrically insulates the detection element and the metal shell;
A gas sensor comprising:
A gas sensor circuit connected to the inner electrode and the outer electrode, to which a signal corresponding to the concentration of the gas to be measured is input from the gas sensor;
A gas concentration detection device comprising:
The gas sensor circuit divides a voltage generated by the power source by a power source side resistor connected to the power source directly or through another resistor and a reference potential side resistor connected to the circuit side reference potential. A voltage dividing circuit that generates an offset voltage and inputs the offset voltage to the outer electrode of the gas sensor;
The resistance value Ra of the power supply side resistance and the resistance value Rb of the reference potential side resistance are set according to the equations (1) and (2), respectively.
A gas concentration detection device characterized by the above.


Vcc is the difference between the voltage value of the voltage generated by the power supply and the voltage value of the circuit-side reference potential, and Va is electrically insulated from the detection element and the metal shell. In this case, the value of t is 0.7 or more and less than 1.
請求項1に記載のガス濃度検出装置において、
さらに、前記電源側抵抗の抵抗値Raと前記基準電位側抵抗の抵抗値Rbとが、それぞれ、式(3),(4)に従い設定されていること、
を特徴とするガス濃度検出装置。

The gas concentration detection apparatus according to claim 1,
Furthermore, the resistance value Ra of the power source side resistor and the resistance value Rb of the reference potential side resistor are set according to the equations (3) and (4), respectively.
A gas concentration detection device characterized by the above.

JP2010188520A 2010-08-25 2010-08-25 Gas concentration detector Active JP5266287B2 (en)

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