JP4325409B2 - ガスセンサシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両用内燃機関において燃焼制御等に利用できるガスセンサシステムに関する。

自動車エンジンの排気管等には、排気ガス中の酸素濃度やＮＯｘ濃度等を測定して、エンジンの燃焼制御等に用いるガスセンサを設置する。
上記ガスセンサは、ガス濃度を検出する検出素子と、該検出素子を素子活性温度に加熱するためのヒータとを有する。検出素子は活性温度に加熱してやらねば正確なガス濃度の測定ができないため、ヒータを設ける必要がある。
そして、後述する図２に示すごとき、有底のコップ型の固体電解質体を備えた検出素子に用いるヒータの一例として、後述する図３〜図５に示すような構成が知られている。
すなわち、外側面４０に内蔵された発熱体（図示略）と接続された一対の端子４０１を有する棒状でセラミック製のヒータ４であって、上記端子４０１にロウ材４０２を用いてリード線４１１、４１２が接続された接続部４００を有する。
上記リード線４１１、４１２を通じて電力を与えることで、ヒータ４が発熱する。

特開９−２２９８９７号公報

しかしながら、上記ヒータ４において、リード線４１１、４１２を接続した接続部４００で導通不良等の不具合が発生することがあった。導通不良が生じたヒータ４を調べると、接続部４００が腐食していた。
具体的には、後述する図６や図７に示すごとく、リード線４１１を端子４０１に取り付けるロウ材４０２に亀裂４０５が入る等していた。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ヒータにおけるリード線の接続部の腐食を防いでリード線と端子との導通不良が生じ難いガスセンサシステムを提供しようとするものである。

本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出素子と、
該検出素子を素子活性温度に加熱するヒータとを有するガスセンサと、
上記検出素子及び上記ヒータとを制御する制御装置とからなるガスセンサシステムにおいて、
上記ヒータは、通電により発熱する発熱体を内蔵し、該発熱体と電気的に導通すると共にヒータの外側面に露出した一対の端子と、該端子にそれぞれ接続された通電用のリード線とからなる接続部を有し、
上記ガスセンサシステムは、上記制御装置及び上記ヒータに電力を供給するバッテリーと、
該バッテリーから上記制御装置及び上記ヒータに対する通電のＯＮ、ＯＦＦを切り替えるメインリレーと、
上記制御装置の内部に設けた上記メインリレーＯＦＦ中に、該制御装置に電力を供給するバックアップ電源と、上記ヒータの状態を検知するヒータ検知回路と、上記ヒータに対する通電を制御するヒータ制御用スイッチ回路と、それぞれ独立したシステム系グランド及びパワー系グランドとを有し、
上記バックアップ電源には、上記バッテリーからの配線を一部分岐させて、上記メインリレーの手前から導入し、
上記ヒータのリード線の一方はメインリレーに、他方は上記制御装置におけるヒータ制御用スイッチ回路及び上記ヒータ検知回路とに接続し、
上記ヒータ制御用スイッチ回路はパワー系グランドに、上記ヒータ検知回路はシステム系グランドに接続し、
上記ヒータの接続部と上記ヒータ検知回路との間は、リレー回路、電流減衰回路、整流器のうち少なくともいずれか１つが設けられ、
上記メインリレーがＯＮの場合、上記ヒータの接続部から上記ヒータ検知回路に向けて電流が流れ、上記メインリレーがＯＦＦの場合、上記ヒータ検知回路から上記ヒータの接続部に向けて流れる電流を、上記ヒータの接続部と上記ヒータ検知回路との間に設けられたリレー回路、電流減衰回路、整流器のうち少なくともいずれかにより減衰又は遮断することを特徴とするガスセンサシステムにある（請求項１）。

本発明のガスセンサシステムでは、メインリレーをＯＦＦとして、ヒータへの電力を遮断した状態においても、バックアップ電源が制御装置に電力を供給することができる。従って、制御装置と該制御装置と電気的につながった部分は電位を有する状態にある（後述する図８参照）。
バックアップ電源と通じるシステム系グランドには上記ヒータ検知回路が接続され、該ヒータ検知回路はヒータにおけるリード線と通じているため、リード線に電位が発生する。

この状態で、結露等によってガスセンサに水分が付着した場合、ガスセンサ各部が電気的に導通可能な状態となる。従って、リード線の電位の高い側から、ガスセンサの電位の低い側へと電流が流れてしまう。
この時流れる電流は微弱であるが、ヒータにおけるリード線の接続部の腐食の原因となる。
具体的には、例えばリード線を端子に接続する際に、リード線と異なる材質からなるロウ材や接合材料を用いた場合、リード線とロウ材や接合材料のイオン化傾向が異なるため、相対的にイオン化傾向の小さい材料が腐食されやすく、上記微弱な電流が接続部の腐食原因となる。

本発明にかかるガスセンサシステムは、メインリレーがＯＦＦとなった場合にヒータ検知回路からヒータの接続部に向かって流れる電流が非常に小さくなる（または電流が流れなくなる）構成としている。
以上、本発明によれば、ヒータにおけるリード線の接続部の腐食を防いでリード線とヒータとの導通不良が生じ難いガスセンサシステムを提供することができる。

本発明において、上記メインリレーがＯＦＦの場合、上記ヒータ検知回路から上記接続部に向かって流れる電流を非常に小さく（減衰又は遮断）する手段として、以下の３つのうちの少なくともいずれかを用いる。
すなわち、まず上記ヒータの接続部と上記ヒータ検知回路との間に設ける、リレー回路がある。
リレー回路を設けて、該リレー回路のＯＮ、ＯＦＦをメインリレーと連動させることで、上記ヒータ検知回路から上記ヒータの接続部に向けて流れる電流を遮断することができる。なおリレー回路としては、電磁力で接点を開閉する電磁型、電子回路を用いる静止型等、特に構造や種類を問わずに用いることができる。

次に、上記ヒータの接続部と上記ヒータ検知回路との間に設ける、電流減衰回路がある。
これにより、上記ヒータ検知回路から上記ヒータの接続部に向けて流れる電流を小さくすることができる。減衰回路としては、通常知られた減衰器を使用することができ、主として抵抗だけで構成した抵抗減衰器と、コイルとコンデンサを組み合わせたリアクタンス減衰器等を用いることができる。

更に、上記ヒータの接続部と上記ヒータ検知回路との間に設ける整流器がある。
整流器によって電流の流れ方向を規制できるから、上記ヒータ検知回路から上記ヒータの接続部に向けて流れる電流を遮断することができる。なお、整流器としては半導体ダイオードを用いることができる。

次に、上記メインリレーがＯＦＦの場合、上記ヒータ検知回路から上記ヒータの接続部に向けて流れる電流を、上記ヒータの接続部と上記ヒータ検知回路との間に設けられたリレー回路、電流減衰回路、整流器のうち少なくともいずれかにより１００μＡ以下とすることが好ましい（請求項２）。

また、上記ガスセンサシステムにおいて、流れる電流が１００μＡより大きい場合は、ヒータの接続部での腐食が大きくなって、ヒータとリード線との接続不良が生じやすく、場合によってはリード線の脱落が発生するおそれがある。
そして、流れる電流は、好ましくは少なければ少ないほどよく、好ましくは、５００ｎＡ以下、更に、耐久性が要請されるような厳しい状態では、５０ｎＡ以下にすることが好ましい。理想的には、接続部とヒータ検知回路との間に、メインリレーがＯＦＦの際に、電流がまったく流れない状態にすることができれば、最も好ましい。

次に、上記リレー回路、上記電流減衰回路、上記整流器のいずれか１つは、上記制御装置内に設けてなることが好ましい（請求項３）。
また、上記リレー回路、上記電流減衰回路、上記整流器のいずれか１つは、上記ガスセンサの内部に設けてあることが好ましい（請求項４）。
更に、上記リレー回路、上記電流減衰回路、上記整流器のいずれか１つは、上記制御装置と上記ガスセンサとの間に設けてなることが好ましい（請求項５）。
なお、本発明におけるガスセンサシステムのガスセンサとして、有底でコップ型の固体電解質体を備えたコップ型の検出素子と、該検出素子挿入する棒状のヒータとを備えた構成がある。また、板状の検出素子に一体または別体として板状のヒータを設けた構成のガスセンサについても、本発明を適用することができる。
更に、ガスセンサとして、酸素濃度を測定するセンサの他、ＮＯｘやＨＣ等の酸素以外のガスを測定するセンサについても本発明を適用することができる。

（実施例１）
本発明にかかるガスセンサシステムについて、図１〜図７を用いて説明する。
本例にかかるガスセンサシステム１は、図１、図２に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出素子５と、該検出素子５を素子活性温度に加熱するヒータ４とを有するガスセンサ３と、上記検出素子５及び上記ヒータ４とを制御する制御装置２とからなる。
図３〜図５に示すごとく、上記ヒータ４は、通電により発熱する発熱体（図示略）を内蔵し、該発熱体と電気的に導通すると共にヒータ４の外側面４０に露出した一対の端子４０１と、該端子４００にそれぞれ接続された通電用のリード線４１１、４１２とからなる接続部４００を有する。

図１に示すごとく、上記ガスセンサシステム１は、上記制御装置２及び上記ヒータ４に電力を供給するバッテリー１００と、該バッテリー１００から上記制御装置２及び上記ヒータ４に対する通電のＯＮ、ＯＦＦを切り替えるメインリレー１０１と、上記制御装置２の内部に設けた上記メインリレー１００のＯＦＦ中に、該制御装置２に電力を供給するバックアップ電源２１と、上記ヒータ４の状態を検知するヒータ検知回路２３と、上記ヒータ４に対する通電を制御するヒータ制御用スイッチ回路２２と、それぞれ独立したシステム系グランド及びパワー系グランドとを有する。

上記バックアップ電源２１には、上記バッテリー１００からの配線を一部分岐させて、上記メインリレー１０１の手前から導入し、上記ヒータ４のリード線の一方はメインリレー１０１に、他方は上記制御装置２におけるヒータ制御用スイッチ回路２４及び上記ヒータ検知回路２３とに接続する。
そして、上記ヒータ制御用スイッチ回路２４はパワー系グランドに、上記ヒータ検知回路２３はシステム系グランドに接続し、上記ヒータ４の接続部４００と上記ヒータ検知回路２３との間は、上記メインリレー１０１がＯＮの場合、上記ヒータ４の接続部４００から上記ヒータ検知回路２３に向けて電流が流れ、上記メインリレー１０１がＯＦＦの場合、上記ヒータ検知回路２３から上記ヒータ４の接続部４００に向けて流れる電流が１００μＡ以下となるよう構成する。
上記接続部４００に向けて流れる電流を小さくする構成として、本例では、ダイオードからなる整流器２５を、制御装置２内に設けてなる。

なお、上記ヒータ４の接続部４００に向けて流れる電流は、好ましくは少なければ少ないほどよく、好ましくは５００ｎＡ、更に耐久性が要請されるような厳しい状態では、５０ｎＡ以下とすることが好ましい。理想的には電流が流れ込まない状態が好ましい。

以下、詳細に説明する。
本例のガスセンサ３は自動車エンジンの排気ガスを排出する排気管１５の側面に穴を設け、該穴に差し込まれて使用する。
図２に示すごとく、ガスセンサ３は、筒型のハウジング３０と該ハウジング３０の先端側（＝図２における図面下側）に配置した有底円筒型の被測定ガス側カバー３１と、上記ハウジング３０の基端側（＝図２における図面上側）に配置した大気側カバー３２とを有し、有底のコップ型の固体電解質体５０と該コップ型固体電解質体５０の内部に挿入した図３〜図５にかかる棒状のセラミックヒータ４からなる検出素子５がハウジング３０に差し込まれている。
上記ハウジング３０の外側面は、径方向外側に突出したフランジ部３００を有し、フランジ部３００の先端側端面３０１はシール部材３０２を介して、排気管１５（図１）の外側面と対面する。

大気側カバー３２は、下部カバー部材３２１、上部カバー部材３２２、外側カバー部材３３の３種からなる。
下部カバー部材３２１がハウジング３０の基端側に固定され、下部カバー部材３２１の基端側に上部カバー部材３２２が固定される。外側カバー部材３２３は上部カバー部材３２２の外方に円筒型の撥水フィルタ３２４を介してかしめ固定される。
下部カバー部材３２１の内部では、検出素子５の基端側が露出する。

検出素子５における固体電解質体５０の外側面には被測定ガス側電極が、内表面には基準ガス側電極が設けてある（図示略）。両電極は固体電解質体５０のより先端側に設けてあり、これらの電極と導通する端子（図示略）がより基端側に設けてある。下部カバー部材３２１の内部において、上記端子と電気的に導通する金属端子５１１、５１２が設けてある。金属端子５１１、５１２の基端側は、接続部材３４１、３４２を介して、ガスセンサ３の外部に引き出されるリード線３５１、３５２と接続してある。

下部カバー３２１の基端側で、上部カバー３２２の内側には、上記接続部材３４１、３４２を支持する大気側絶縁碍子３７が設けてある。また、上部カバー３２２の最も基端側には弾性絶縁部材３７０が設けてあり、該弾性絶縁部材３７０の内部には上記リード線３５１、３５２が設けてある。
上記リード線３５１、３５２は検出素子５に電圧を印加すると共に素子出力を取り出すために設けてあり、コネクタ３８内の接続端子３８３、３８４を通じて、それぞれセンサ端子１３、１４に接続する。
センサ端子１３は制御装置２のセンサ端子２０６を介して、制御装置２内に設けたセンサ信号処理回路等（図示省略）に接続する。センサ端子１４はエンジンブロック２００にハーネス等を介して接続することでアースされる。

被測定ガス側カバー３１は二つのカバー部材が同軸的に配置された二重構成を有する。
ハウジング３０の内部に、検出素子５が挿通固定され、検出素子５の先端側は被測定ガス側カバー３１の内部において被測定ガス雰囲気にさらされる。
検出素子５の固体電解質体５０の外側面には径方向外側に突出するフランジ部５００が設けてあり、該フランジ部５００の先端側端面５０１を支承するテーパー面３０３がハウジング３０の内側面に設けてある。
フランジ部５００より基端側において、固体電解質体５０とハウジング３０との間には、先端側から順に、粉末シール材３３１、シール材３３２、絶縁碍子３３３が配置されている。

棒状のセラミック製のヒータ４について説明する。
図３〜図５に示すごとく、ヒータ４は細長い棒状体で、内部に通電により発熱する発熱体（図示略）を内蔵する。このヒータ４は、外側面４０に露出した一対の端子４０１と、該端子４０１にそれぞれ接続された通電用のリード線４１１、４１２とからなる接続部４００を有し、ここにおいてリード線４１１、４１２はロウ材４０２により端子４０１に接合され、またリード線４１１、４１２の表面とロウ材４０２の表面、端子４０１の表面に保護膜４０３が設けてある。
リード線４１１、４１２はＮｉ線からなり、ロウ材４０２は、Ａｕ−Ａｇロウ、端子４０１はＰｔで、保護膜４０３はＮｉメッキやＡｕメッキ等からなる。また、リード線４１１、４１２は、コネクタ３８内の接続端子３８１、３８２を通じて、それぞれヒータ端子１１、１２に接続する。
ヒータ端子１１はメインリレー１０１に、ヒータ端子１２は制御装置２において、ヒータ制御用スイッチ回路２４やヒータ検知回路２３に通じるヒータ端子２０５に接続する。
なお、図１、図２ではリード線が３本しかみえないが、これらの図面から見えない位置にもう１本リード線があり、図面で見えない位置にあるリード線はヒータ端子１１につながる線である。

次に、ガスセンサシステム１の全体について説明する。
図１に示すごとく、検出素子５とヒータ４とを制御する制御装置２は、自動車エンジンのＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）内に設けてある（すなわち制御装置２がＥＣＵの一部である。）。
制御装置２は、バックアップ電源２１、ヒータ検知回路２３、ヒータ制御用スイッチ２４、演算用のＭＰＵ２２を備え、また制御装置２はメイン端子２０１、バックアップ端子２０２、第１及び第２エンジンブロック用端子２０３、２０４、ヒータ用端子２０５、センサ用端子２０６を有する。

バックアップ電源２１は、バックアップ端子２０２と第１のエンジンブロック端子２０３との間に直列に接続される。ヒータ検知回路２３は第１のエンジンブロック端子２０４とヒータ用端子２０５との間に直列に接続される。
ヒータ検知回路２３とヒータ用端子２０５との間には分岐点ａ１が設けてあり、この分岐点ａ１と第２エンジンブロック端子２０４との間に、直列にヒータ制御用スイッチ２４が接続される。分岐点ａ１とヒータ用端子２０５との間に整流器２５を配置する。この整流器２５はダイオードからなる。

また、第１と第２のエンジンブロック端子２０３、２０４を、自動車のエンジンブロック２００の異なる場所ｂ１、ｂ２に接続することで、それぞれのグラウンドを確保する。
ここでｂ１がシステム系グラウンド、ｂ２がパワー系グラウンドとなる。
図１には記載を省略したが、システム系のグラウンドにおいて自動車内の各種制御装置におけるアースが確保され、パワー系グラウンドにおいて、自動車内の各種モーター類、インジェクタ類のアースが確保される。ヒータ４もパワー系グラウンドでアースされる。
そしてシステム系グラウンドとパワー系グラウンドは、第１と第２のエンジンブロック端子２０３、２０４とがエンジンブロック２００の異なる場所ｂ１、ｂ２に接続されているため、異なる電位となっている。

また、符号１０９、符号１０８はそれぞれは自動車の車体のそれぞれ異なる場所であり、符号１０９はエンジンブロック２００の近傍、符号１０８は排気管１５の近傍を示す。
車体は地面１１０でアースするため、エンジンブロック２００は符号１０９にかかる車体を介して、ガスセンサ３の大気側カバー３２やハウジング３０は排気管１５と符号１０８にかかる車体を介して、アースされる。

バッテリー１００は、自動車の各部に電力を供給すると共に、上記制御装置２及び上記ヒータ４に対する電力供給を行う。
バッテリー１００の正極側の配線は二分岐して、ひとつはメインリレー１０１を介してメイン端子２０１に、他方はバックアップ端子２０２に接続される。メイン端子２０１からは更に分岐して、最終的にヒータ端子３１に接続される。
また、バッテリー１００の負極側の配線は車体に接続して地面１１０でアースされる。

制御装置２におけるバックアップ電源２１は、メインリレー１０１がＯＦＦとなっても、メインリレー１０１の手前でバッテリー１００と接続されているため常時制御装置２内に電力を供給することができる。
なお、バックアップ電源２１はツェナーダイオードや、レギュレータＩＣ等を使用した回路からなる。
ヒータ制御用スイッチ２４はトランジスタ、ＦＥＴを用いた半導体ＳＷ、リレースイッチからなる。ヒータ検知回路２３は、ヒータの状態（温度や印加されている電圧）を検知して、ヒータ４の不調や過熱を検出するための回路である。

本例のガスセンサシステム１は、メインリレー１０１がＯＮの場合、ヒータ端子１１から電力が供給されてヒータ４が発熱する。メインリレー１０１がＯＦＦの場合、バックアップ電源２１はバッテリー１００からの電力供給を受けて作動しており、ヒータ検知回路からａ１に電位が発生する。
そして、センサ端子１４はエンジンブロック２００に接続されることでアースされ、ヒータ端子１１は（メインリレー１０１がＯＦＦの場合）バッテリー１００から切り離され、ヒータ端子１１はヒータ内の導体構造（図示を略したがヒータ内にはリード、発熱体等の構造が設けてある）を通じてヒータ端子１２と等電位になる。

更に、本例のガスセンサ３において、ヒータ４の外側面４０はアルミナからなるため、固体電解質体５０の内部で、ヒータ４と固体電解質体５０の内表面との間の絶縁は確保することができる。
図２に示すごとく、ヒータ４の基端側にはリード線４１１、４１２が２本接続され、該リード線４１１、４１２の近傍ではガスセンサ５の被測定ガス側電極や基準側電極（図示略）と導通する金属端子５１１、５１２が設けてあるが、大気側絶縁碍子３７や金属端子５１１、５１２の剛性等によって、各リード線４１１、４１２、各金属端子５１１、５１２との間は絶縁可能な距離が保たれている。

しかし、本例にかかるガスセンサ３が結露した場合は、ガスセンサ３の内外が水環境に覆われることとなる。この時、結露は主として、弾性絶縁部材３７０の直下や、大気側絶縁碍子３７の直下付近の大気側カバー３２内部で発生する。
そして、ガスセンサ３の大気側カバー３２はハウジング３０に固定され、該ハウジング３０は排気管１５に固定され、更に排気管１５は自動車の車体と接触している。
このことから、結露することで水環境に覆われたガスセンサ３の全体がグラウンド化すると考えられる。

以上の点から、ガスセンサシステム１において、メインリレー１０１がＯＦＦ、かつガスセンサ３が結露し、かつ整流器２５が存在しない場合は、ヒータ端子１２からセンサ端子１４へ、またはヒータ端子１２から大気側カバー３２、ハウジング３０、排気管１５を介して車体１０８に向かって電流が流れると考えられる。

ここで、本例のガスセンサシステム１（試料１）と、本例のガスセンサシステム１から整流器２５を外したシステム（比較試料１）をそれぞれ搭載した自動車を準備して、該自動車を所定の距離走行させた後にエンジンを停止し、そのままの状態でヒータ端子１２と排気管１５との間の電位の時間変化を測定し、図８に記載した。
エンジン停止と共にメインリレー１０１はＯＦＦとなるが、バックアップ電源２１はバッテリー１００からの電力供給を受けているため、整流器２５のない比較試料１は、エンジン停止から６０分経過後も電位差が３００ｍＶ弱程あり、従って、バックアップ電源２１からヒータ検知回路２３を介してヒータ端子１２、そして接続部４００からセンサ端子１４やガスセンサ３の大気側カバー３２等を通じて各部に電流が流れてしまう。

しかしながら、本例のガスセンサシステム１は整流器２５の逆方向バイアス特性により電流の流れが阻止される。つまり、ダイオードからなる整流器２５の作用によって、ａ１からヒータ端子２０５に対して、せいぜい５０ｎＡ程度の電流しか流すことができず、よって、ａ１よりヒータ検知回路側からの電流の流入は、整流器２５により腐食を促進するような電流の流れを阻止することができる。
従って、整流器２５を図１におけるａ１からヒータ端子２０５の間に設けることで、ヒータ検知回路２４から電流が流れ出すことを防止できる。
以上、本例によれば、ヒータにおけるリード線の接続部の腐食を防いでリード線とヒータとの導通不良が生じ難いガスセンサシステムを提供することができる。

また、本例にかかるヒータ４に対する腐食試験を行い、その結果を図９に記載した。
すなわち、ヒータ４をＮａＣｌ １００ｐｐｍ溶液に浸して、リード線４１１、４１２を電源に接続して、負荷電流を流した。そして負荷電流密度とヒータ４の接続部４００が腐食して電流が流れなくなる時間との関係を対数目盛りの線図にプロットした。
図９より明らかであるが、電流密度が小さくなると指数関数的に腐食が生じ難くなる。
また、電流が流れなくなったヒータ４について、接続部の断面を調べたところ、図６や図７に示すごとき、亀裂４０５が生じ、断線していた。ここに図６は、図４に示す符号Ｂにかかる囲みの部分の拡大説明図、図７は、図５に示す符号Ｃにかかる囲みの部分の拡大説明図である。

従って、本例にかかるガスセンサシステム１では整流器２５を設けて、メインリレー１０１がＯＦＦの際には、ａ１から電流が流れ出さないように構成したが、整流器２５の代わりに電流減衰回路を設けることでも、本例と同様の効果を得ることができる。つまり、電流減衰回路を用いることで、ヒータ４に要求される耐久時間を損なわない程度に流れる電流を低減することができる。
更に、整流器２５の代わりにリレー回路を設けて、メインリレー１０１をオフとした際に、同じくリレー回路をＯＦＦとして、電流を遮断することができる。

なお、整流器２５等を設ける位置であるが、本例では、ａ１とヒータ端子２０５との間の制御装置２の内部に設けたが、その他、ａ１とヒータ検知回路２３との間、ヒータ端子２０５とヒータ端子１２との間、コネクタ３８の内部、ガスセンサ３の内部等、ヒータ検知回路２３とリード線４１１の接続部４００との間であれば、いずれの場所に設けることもできる。

実施例１における、ガスセンサシステムの説明図。 実施例１における、ガスセンサの断面説明図。 実施例１における、ヒータの斜視図。 実施例１における、ヒータの接続部の横断面説明図（図３のＡ−Ａ矢視断面図）。 実施例１における、ヒータの接続部の縦断面説明図。 実施例１における、亀裂が発生した接続部の要部説明図。 実施例１における、亀裂が発生した接続部の要部説明図。 実施例１における、ヒータ端子２０５と接続部との電位差の時間変化を示す線図。 実施例１における、負過電流密度と断線発生までの時間との関係を示す線図。

符号の説明

１ ガスセンサシステム
１００ バッテリー
１０１ メインリレー
２ 制御装置
２１ バックアップ電源
２３ ヒータ検知回路
２４ ヒータ制御用スイッチ回路
２５ 整流器
３ ガスセンサ
４ ヒータ
５ 検出素子

Claims (5)

1. 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出素子と、
   該検出素子を素子活性温度に加熱するヒータとを有するガスセンサと、
   上記検出素子及び上記ヒータとを制御する制御装置とからなるガスセンサシステムにおいて、
   上記ヒータは、通電により発熱する発熱体を内蔵し、該発熱体と電気的に導通すると共にヒータの外側面に露出した一対の端子と、該端子にそれぞれ接続された通電用のリード線とからなる接続部を有し、
   上記ガスセンサシステムは、上記制御装置及び上記ヒータに電力を供給するバッテリーと、
   該バッテリーから上記制御装置及び上記ヒータに対する通電のＯＮ、ＯＦＦを切り替えるメインリレーと、
   上記制御装置の内部に設けた上記メインリレーＯＦＦ中に、該制御装置に電力を供給するバックアップ電源と、上記ヒータの状態を検知するヒータ検知回路と、上記ヒータに対する通電を制御するヒータ制御用スイッチ回路と、それぞれ独立したシステム系グランド及びパワー系グランドとを有し、
   上記バックアップ電源には、上記バッテリーからの配線を一部分岐させて、上記メインリレーの手前から導入し、
   上記ヒータのリード線の一方はメインリレーに、他方は上記制御装置におけるヒータ制御用スイッチ回路及び上記ヒータ検知回路とに接続し、
   上記ヒータ制御用スイッチ回路はパワー系グランドに、上記ヒータ検知回路はシステム系グランドに接続し、
   上記ヒータの接続部と上記ヒータ検知回路との間は、リレー回路、電流減衰回路、整流器のうち少なくともいずれか１つが設けられ、
   上記メインリレーがＯＮの場合、上記ヒータの接続部から上記ヒータ検知回路に向けて電流が流れ、上記メインリレーがＯＦＦの場合、上記ヒータ検知回路から上記ヒータの接続部に向けて流れる電流を、上記ヒータの接続部と上記ヒータ検知回路との間に設けられたリレー回路、電流減衰回路、整流器のうち少なくともいずれかにより減衰又は遮断することを特徴とするガスセンサシステム。
2. 請求項１において、上記メインリレーがＯＦＦの場合、上記ヒータ検知回路から上記ヒータの接続部に向けて流れる電流を、上記ヒータの接続部と上記ヒータ検知回路との間に設けられたリレー回路、電流減衰回路、整流器のうち少なくともいずれかにより１００μＡ以下とすることを特徴とするガスセンサシステム。
3. 請求項１または２のいずれか１項において、上記リレー回路、上記電流減衰回路、上記整流器のいずれか１つは、上記制御装置内に設けてなることを特徴とするガスセンサシステム。
4. 請求項１または２のいずれか１項において、上記リレー回路、上記電流減衰回路、上記整流器のいずれか１つは、上記ガスセンサの内部に設けてあることを特徴とするガスセンサシステム。
5. 請求項１または２のいずれか１項において、上記リレー回路、上記電流減衰回路、上記整流器のいずれか１つは、上記制御装置と上記ガスセンサとの間に設けてなることを特徴とするガスセンサシステム。

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