JP4659632B2 - SENSOR CONTROL DEVICE, GAS SENSOR SYSTEM, SENSOR CONTROL DEVICE CONTROL METHOD, AND CONCENTRATION INFORMATION FOR DETECTING CONCENTRATION GAS COMPONENT - Google Patents

SENSOR CONTROL DEVICE, GAS SENSOR SYSTEM, SENSOR CONTROL DEVICE CONTROL METHOD, AND CONCENTRATION INFORMATION FOR DETECTING CONCENTRATION GAS COMPONENT Download PDF

Info

Publication number
JP4659632B2
JP4659632B2 JP2006030083A JP2006030083A JP4659632B2 JP 4659632 B2 JP4659632 B2 JP 4659632B2 JP 2006030083 A JP2006030083 A JP 2006030083A JP 2006030083 A JP2006030083 A JP 2006030083A JP 4659632 B2 JP4659632 B2 JP 4659632B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
control device
sensor control
detection
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006030083A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007212189A (en
Inventor
典和 家田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Spark Plug Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2006030083A priority Critical patent/JP4659632B2/en
Publication of JP2007212189A publication Critical patent/JP2007212189A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4659632B2 publication Critical patent/JP4659632B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

本発明は、ガスセンサ素子を作動させて得た特定ガス成分(例えば酸素)の濃度に対応する検知電流を用いて、特定ガス成分の濃度に関連する濃度信号を出力するセンサ制御装置、これを用いたガスセンサシステム、このようなセンサ制御装置の制御方法、及び特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法に関する。   The present invention relates to a sensor control device that outputs a concentration signal related to the concentration of a specific gas component by using a detection current corresponding to the concentration of the specific gas component (for example, oxygen) obtained by operating a gas sensor element. The present invention relates to a conventional gas sensor system, a control method for such a sensor control device, and a method for detecting concentration information relating to a specific gas component.

自動車の排気ガス規制が年々厳しくなるに伴って、内燃機関の精密な空燃比制御が求められている。このため、排気ガスセンサやその制御装置にも、より高い検知精度が要求されている。一般に、現在多くのガソリン自動車で用いられている三元触媒を用いた内燃機関では、理論空燃比で運転されている場合が最も触媒の効率が良く、有害な排気ガスの浄化効率が高い。従って、如何に理論空燃比に近づけて運転を制御できるかが、排気ガスを低公害なものとする上で重要になってくる。   As the exhaust gas regulations of automobiles become stricter year by year, precise air-fuel ratio control of internal combustion engines is required. For this reason, higher detection accuracy is required for the exhaust gas sensor and its control device. In general, an internal combustion engine using a three-way catalyst currently used in many gasoline automobiles has the highest catalyst efficiency when operated at a stoichiometric air-fuel ratio, and the purification efficiency of harmful exhaust gas is high. Therefore, how close to the stoichiometric air-fuel ratio can control the operation becomes important for making the exhaust gas low pollution.

このような制御のために用いられる酸素センサとしては、一般に、排気ガス中の酸素濃度に対応して二値的なセンシング出力を発するλセンサと、酸素濃度の広い範囲にわたってリニアリティを保ってセンシング出力を発する全領域酸素センサとが知られている。特に、全領域酸素センサは、高い精度で空燃比制御を行うことができる。また、全領域酸素センサは、空燃比を理論空燃比近傍でフィードバック制御するストイキ燃焼制御の他、空燃比を所定のリーン領域でフィードバック制御するリーン燃焼制御なども精度良く行うこともできる。   As an oxygen sensor used for such control, in general, a λ sensor that emits a binary sensing output corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas, and a sensing output that maintains linearity over a wide range of oxygen concentration All-region oxygen sensors that emit light are known. In particular, the full-range oxygen sensor can perform air-fuel ratio control with high accuracy. In addition to the stoichiometric combustion control in which the air-fuel ratio is feedback-controlled in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, the all-region oxygen sensor can accurately perform lean combustion control in which the air-fuel ratio is feedback-controlled in a predetermined lean region.

一般に、全領域酸素センサは、排気ガス中の酸素濃度に対応した検知電流をセンシング出力とする。このため、センサ制御装置では、その初段でこの検知電流の電流値を検出する。例えば特許文献1,2には、その電流検出部の具体的手段が開示されている。即ち、これらの従来技術では、ガスセンサ素子からの検知電流を検出抵抗器に流し、この検出抵抗器の両端の電圧を差動増幅回路において差動増幅して、検知電流に対応した電圧出力を得ている。   In general, the entire region oxygen sensor uses a detection current corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas as a sensing output. For this reason, the sensor control device detects the current value of the detected current at the first stage. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose specific means of the current detection unit. That is, in these conventional techniques, a detection current from the gas sensor element is passed through a detection resistor, and a voltage at both ends of the detection resistor is differentially amplified in a differential amplifier circuit to obtain a voltage output corresponding to the detection current. ing.

特開平1−152356号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-152356 特開2004−205488号公報JP 2004-205488 A

しかしながら、上記のような差動増幅回路は、回路中の素子の特性ばらつきやその温度特性などによる特性変動が避けられない。従って、エンジン制御をより精度良く行うためには、このような要因による影響をも排除することが望まれる。   However, in the differential amplifier circuit as described above, characteristic variations due to variations in characteristics of elements in the circuit and temperature characteristics thereof are unavoidable. Therefore, in order to perform engine control with higher accuracy, it is desirable to eliminate the influence of such factors.

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、酸素などの特定ガス成分の濃度に関連する濃度信号から、特定ガス成分に関する濃度情報を高い精度で取得可能とするセンサ制御装置、これを用いたセンサシステム、センサ制御装置の制御方法、及び、特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and a sensor control device capable of acquiring concentration information related to a specific gas component with high accuracy from a concentration signal related to the concentration of the specific gas component such as oxygen, and the like. It is an object of the present invention to provide a sensor system using a sensor, a control method for a sensor control device, and a method for detecting concentration information regarding a specific gas component.

その解決手段は、ガスセンサ素子を作動させて得た特定ガス成分の濃度に対応する検知電流を用いて、前記特定ガス成分の濃度に関連する濃度信号を出力するセンサ制御装置であって、第1入力端に入力された第1入力電圧及び第2入力端に入力された第2入力電圧を差動増幅する差動増幅部と、前記検知電流が流れる検出抵抗器の一端の第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記検出抵抗器の他端の第2検知電圧を前記第2入力電圧とする場合と、第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、第2基準電圧を前記第2入力電圧とする場合と、を切り換える第1スイッチと、を備えるセンサ制御装置である。   The solution is a sensor control device that outputs a concentration signal related to the concentration of the specific gas component by using a detection current corresponding to the concentration of the specific gas component obtained by operating the gas sensor element. A differential amplifier that differentially amplifies the first input voltage input to the input terminal and the second input voltage input to the second input terminal, and a first detection voltage at one end of the detection resistor through which the detection current flows The first input voltage, the second detection voltage at the other end of the detection resistor as the second input voltage, the first reference voltage as the first input voltage, and the second reference voltage as the second input voltage. A sensor control device including a first switch for switching between input voltage and input voltage.

本発明のセンサ制御装置では、第1スイッチにより、検出抵抗器の一端の第1検知電圧を第1入力電圧とし、検出抵抗器の他端の第2検知電圧を第2入力電圧とした場合に、差動増幅部で検出抵抗器の両端の電圧を差動増幅するので、この差動増幅部からガスセンサ素子の検知電流に対応した出力電圧を得ることができる。そしてセンサ制御装置からはこの出力電圧あるいはこれに対応する信号を濃度信号として出力する。この濃度信号を用いれば、酸素濃度など特定ガスの濃度や空燃比など特定ガスに関する濃度情報を検知することが可能となる。   In the sensor control device of the present invention, the first switch causes the first detection voltage at one end of the detection resistor to be the first input voltage and the second detection voltage at the other end of the detection resistor to be the second input voltage. Since the differential amplifier amplifies the voltage across the detection resistor, an output voltage corresponding to the detection current of the gas sensor element can be obtained from the differential amplifier. The sensor control device outputs the output voltage or a signal corresponding thereto as a concentration signal. By using this concentration signal, it is possible to detect the concentration information relating to the specific gas such as the concentration of the specific gas such as the oxygen concentration and the air-fuel ratio.

一方、第1スイッチにより、既知の第1基準電圧を第1入力電圧とし、同じく既知の第2基準電圧を第2入力電圧とした場合、差動増幅部はこれら第1,第2基準電圧の差分を増幅するので、センサ制御装置からは、この差分を増幅した出力電圧あるいはこれに対応する信号(基準増幅信号)を出力する。従って、この信号(基準増幅信号)を用いれば、その時点における差動増幅部の実際の増幅率を知ることができる。このようにして、センサ制御装置が起動している際に差動増幅部の実際の増幅率を取得することで、この増幅率に基づいて、濃度信号からより正確な特定ガスに関する濃度情報を得ることが可能となる。
従って、回路素子の特性ばらつきにより差動増幅部の増幅率がばらついている場合でも、従来よりもより高い精度で特定ガスに関する濃度情報を検知することが可能となる。また、差動増幅部の温度変化などによって生じる増幅率のドリフト、経時的な劣化等による増幅率の変化を生じたとしても、これらの変化に影響されることなく、精度良く特定ガスに関する濃度情報を検知することができる。
On the other hand, when the known first reference voltage is set as the first input voltage and the known second reference voltage is set as the second input voltage by the first switch, the differential amplifying unit uses the first and second reference voltages. Since the difference is amplified, the sensor control device outputs an output voltage obtained by amplifying the difference or a signal (reference amplification signal) corresponding to the output voltage. Therefore, by using this signal (reference amplification signal), it is possible to know the actual amplification factor of the differential amplifier at that time. Thus, by acquiring the actual amplification factor of the differential amplifier when the sensor control device is activated, more accurate concentration information on the specific gas is obtained from the concentration signal based on this amplification factor. It becomes possible.
Therefore, even when the amplification factor of the differential amplifier varies due to variations in circuit element characteristics, it is possible to detect concentration information regarding a specific gas with higher accuracy than in the past. In addition, even if there is a gain drift caused by a temperature change of the differential amplifier, a gain change due to deterioration over time, etc., the concentration information on the specific gas is accurately detected without being affected by these changes. Can be detected.

なお、特定ガス成分に関する濃度情報を検知するに当たっては、基準増幅信号に基づき得られた実際の増幅率そのものを用いて濃度情報を算出する手法のほか、本来得られるべき増幅率(設計値としての増幅率)を用いて、一旦濃度情報を算出しておき、得られた実際の増幅率を用いてこれを補正することで、実際の増幅率を反映した濃度情報を得る手法を取ることもできる。   In detecting concentration information related to a specific gas component, in addition to a method for calculating concentration information using the actual amplification factor itself obtained based on the reference amplification signal, an amplification factor (design value) to be originally obtained. It is also possible to take a method of obtaining concentration information reflecting the actual amplification factor by calculating the concentration information once using the amplification factor and correcting the obtained information using the actual amplification factor obtained. .

また、特定ガス成分の濃度に対する検知電流を出力するガスセンサ素子としては、少なくともポンプセルと起電力セルとを含む2セル以上の積層型のガスセンサ素子を挙げることができる他、いわゆる限界電流方式で制御する1セルタイプのガスセンサ素子をも含む。
また、差動増幅部としては、例えば、バイポーラトランジスタやMOSトランジスタ、抵抗器などの個別部品で構成した差動増幅回路が挙げられる。また、オペアンプ及び抵抗器で構成した差動増幅回路、ASIC中に構成したオペアンプ回路及び抵抗器で構成した差動増幅回路などが挙げられる。オペアンプを用いた差動増幅回路は、増幅率の設定やオフセット電圧の設定、負帰還回路の構成を容易に行えるため好ましい。
また、増幅率は、得られる第1,第2検知電圧の大きさを考慮して適宜選択すれば良く、×1倍を超える場合の他、×1倍の場合や、×1倍を下回る場合もあり得る。
また、第1スイッチとしては、リレー等の適宜のスイッチ素子を用いることもできる。但し、耐久性等を考慮すると、FETなどの半導体素子を用いた半導体スイッチを用いるのが好ましい。後述する第2スイッチも同様である。
In addition, as a gas sensor element that outputs a detection current corresponding to the concentration of a specific gas component, a stacked gas sensor element of two or more cells including at least a pump cell and an electromotive force cell can be exemplified, and control is performed by a so-called limit current method. A one-cell type gas sensor element is also included.
Examples of the differential amplifying unit include a differential amplifying circuit composed of individual components such as a bipolar transistor, a MOS transistor, and a resistor. Further, a differential amplifier circuit configured with an operational amplifier and a resistor, a differential amplifier circuit configured with an operational amplifier circuit and a resistor configured in an ASIC, and the like can be given. A differential amplifier circuit using an operational amplifier is preferable because it allows easy setting of an amplification factor, setting of an offset voltage, and configuration of a negative feedback circuit.
Further, the amplification factor may be appropriately selected in consideration of the magnitude of the obtained first and second detection voltages. In addition to the case where it exceeds x1, the case where it is x1 or below x1 There is also a possibility.
In addition, an appropriate switch element such as a relay can be used as the first switch. However, in consideration of durability and the like, it is preferable to use a semiconductor switch using a semiconductor element such as an FET. The same applies to the second switch described later.

本明細書におけるセンサ制御装置は、前述の差動増幅部、第1スイッチを備えるものであれば良く、センサ制御装置内に、検出抵抗器を含む必要はない。後述する基準電圧電源部をなす部品や実施形態において示すPID制御回路の制御定数を決定するための抵抗器やコンデンサ等についても同様である。従って、センサ制御装置として、単一の部材上に構成したものを想定する場合、例えば、単一の基板(チップ)上に形成され、検出抵抗器等を含まないASICやハイブリッドICを想定することができる。
一方、検出抵抗器や基準電圧電源部をなす部品等を、このASIC等の外付け部品としたもの全体をセンサ制御装置とすることもできる。さらに、これらを一体の部材とした例として、差動増幅部、第1スイッチを備えるASIC等と、検出抵抗器や基準電圧電源部をなす部品等の外付け部品を、同じ基板に搭載したボードやハイブリッドICを挙げることもできる。
The sensor control device in the present specification only needs to include the above-described differential amplifying unit and the first switch, and does not need to include a detection resistor in the sensor control device. The same applies to components constituting a reference voltage power supply unit, which will be described later, and resistors and capacitors for determining control constants of the PID control circuit shown in the embodiment. Accordingly, when assuming that the sensor control device is configured on a single member, for example, an ASIC or hybrid IC formed on a single substrate (chip) and not including a detection resistor or the like is assumed. Can do.
On the other hand, a sensor control device can be formed as a whole by using parts such as a detection resistor and a reference voltage power supply unit as external parts such as the ASIC. Furthermore, as an example in which these are integrated members, a board in which an external component such as a differential amplifying unit, an ASIC including a first switch, and a component constituting a detection resistor and a reference voltage power supply unit are mounted on the same substrate. And hybrid ICs.

更に、上記のセンサ制御装置であって、前記第1基準電圧及び前記第2基準電圧を出力する基準電圧電源部であって、前記第1基準電圧を分圧抵抗器で分圧して前記第2基準電圧とする、または、所定電圧をそれぞれ分圧抵抗器で分圧して前記第1基準電圧及び前記第2基準電圧とする基準電圧電源部を備えるセンサ制御装置とすると良い。   Further, in the above sensor control device, the reference voltage power supply unit outputs the first reference voltage and the second reference voltage, and the second reference voltage is divided by a voltage dividing resistor. The sensor control device may be a reference voltage or a reference voltage power supply unit that divides a predetermined voltage with a voltage dividing resistor to obtain the first reference voltage and the second reference voltage.

このような基準電圧電源部を備えていれば、容易に基準とする2つの電圧(第1,第2基準電圧)が得られる。その上、基準電圧電源部が第1基準電圧およびこれを分圧抵抗器で分圧してなる第2基準電圧を出力するものである場合には、第1基準電圧が変動しても、その変動に伴って第2基準電圧が同方向に変動するので、変動による影響が少なくて済む。同様に、基準電圧電源部が所定電圧をそれぞれ分圧抵抗器で分圧してなる第1,第2基準電圧を出力するものである場合には、所定電圧が変動しても、その変動に伴って第1,第2基準電圧が同方向に変動するので、この場合も所定電圧の変動による影響が少なくて済む。   If such a reference voltage power supply unit is provided, two voltages (first and second reference voltages) as a reference can be easily obtained. In addition, when the reference voltage power supply unit outputs the first reference voltage and the second reference voltage obtained by dividing the first reference voltage by the voltage dividing resistor, even if the first reference voltage fluctuates, the fluctuation occurs. Accordingly, since the second reference voltage varies in the same direction, the influence of the variation can be reduced. Similarly, when the reference voltage power supply unit outputs the first and second reference voltages obtained by dividing the predetermined voltage by the voltage dividing resistors, even if the predetermined voltage fluctuates, Since the first and second reference voltages fluctuate in the same direction, the influence of the fluctuation of the predetermined voltage can be reduced in this case as well.

更に、上記のセンサ制御装置であって、前記分圧抵抗器の抵抗値の精度を、前記差動増幅部の増幅率決定に関与する抵抗器の抵抗値の精度よりも、高精度としてなるセンサ制御装置とすると良い。   Furthermore, in the above sensor control device, the accuracy of the resistance value of the voltage dividing resistor is higher than the accuracy of the resistance value of the resistor involved in determining the amplification factor of the differential amplifier. It may be a control device.

このように基準電圧電源部において分圧に用いる分圧抵抗器の抵抗値の精度を高くしておくと、正確な第1,第2基準電圧の電圧値が得られる。このように正確な第1,第2基準電圧を差動増幅部に入力し増幅させると、その出力電圧から、差動増幅部の増幅率の誤差を、精度良く検知することができる。   As described above, when the accuracy of the resistance value of the voltage dividing resistor used for voltage division in the reference voltage power supply unit is increased, accurate voltage values of the first and second reference voltages are obtained. When the accurate first and second reference voltages are input to the differential amplifier and amplified as described above, an error in the amplification factor of the differential amplifier can be accurately detected from the output voltage.

更に、上記のいずれかに記載のセンサ制御装置であって、前記差動増幅部を、互いに異なる前記第1入力電圧と前記第2入力電圧とを差動増幅する状態と、上記差動増幅部のオフセット電圧のみが出力される状態と、に切り換える第2スイッチを備えるセンサ制御装置とすると良い。   Furthermore, in the sensor control device according to any one of the above, the differential amplification unit differentially amplifies the first input voltage and the second input voltage different from each other, and the differential amplification unit It is preferable that the sensor control device includes a second switch for switching to a state in which only the offset voltage is output.

本発明のセンサ制御装置では、第2スイッチの切り換えにより、差動増幅部が、互いに異なる第1入力電圧と第2入力電圧とを差動増幅する状態、つまり通常の差動増幅可能な状態のほか、差動増幅部のオフセット電圧のみが出力される状態を選択できる。   In the sensor control device of the present invention, the differential amplifier unit is configured to differentially amplify the first input voltage and the second input voltage different from each other by switching the second switch, that is, in a state where normal differential amplification is possible. In addition, a state in which only the offset voltage of the differential amplifier is output can be selected.

従って、差動増幅部により第1入力電圧と第2入力電圧とを差動増幅することで、ガスセンサ素子の検知電流に対応した濃度信号を得ることができる。
その一方、差動増幅部のオフセット電圧のみが出力される状態とすることで、センサ制御装置からは、このオフセット電圧あるいはこれに対応する信号(オフセット信号)を出力する。従って、この信号(オフセット信号)を用いれば、その時点における差動増幅部の実際のオフセット電圧を知ることができる。
このようにして、センサ制御装置が起動している際に差動増幅部の実際のオフセット電圧を取得することで、前述のようにして得た増幅率と共に、このオフセット電圧に基づいて、濃度信号からより正確な特定ガス成分に関する濃度情報を得ることが可能となる。
また、差動増幅部の温度変化などによって生じるオフセット電圧のドリフト、経時的な劣化等によるオフセット電圧の変化が生じたとしても、これを考慮してこの変化に影響されることなく、精度良く特定ガス成分に関する濃度情報を検知することができる。
Therefore, a differential signal corresponding to the detected current of the gas sensor element can be obtained by differentially amplifying the first input voltage and the second input voltage by the differential amplifier.
On the other hand, by setting only the offset voltage of the differential amplifier to be output, the sensor control device outputs this offset voltage or a signal (offset signal) corresponding thereto. Therefore, if this signal (offset signal) is used, the actual offset voltage of the differential amplifier at that time can be known.
Thus, by acquiring the actual offset voltage of the differential amplifying unit when the sensor control device is activated, the concentration signal is obtained based on this offset voltage together with the gain obtained as described above. Thus, it is possible to obtain more accurate concentration information on the specific gas component.
In addition, even if the offset voltage drifts due to the temperature change of the differential amplifier, etc., or the offset voltage changes due to deterioration over time, etc., it can be accurately identified without being affected by this change. Concentration information regarding the gas component can be detected.

なお、特定ガス成分に関する濃度情報を検知するに当たっては、得られた実際のオフセット電圧そのものを用いて濃度情報を算出する手法が挙げられる。またこのほか、本来得られるべきオフセット電圧(設計値としてのオフセット電圧)を用いて、一旦濃度情報を算出しておき、得られた実際のオフセット電圧を用いてこれを補正することで、実際のオフセット電圧を反映した濃度情報を得る手法を取ることもできる。   In detecting the concentration information regarding the specific gas component, there is a method of calculating the concentration information using the actual offset voltage itself obtained. In addition, the density information is once calculated using the offset voltage (offset voltage as a design value) that should be obtained, and corrected by using the actual offset voltage thus obtained. It is also possible to take a technique for obtaining density information reflecting the offset voltage.

また、本明細書において、オフセット電圧とは、差動増幅部の第1入力端と第2入力端に等しい入力がなされた場合に出力される出力信号の電圧値をいう。
従って、例えば、差動増幅部の第1入力端と第2入力端とを互いに短絡させると、差動増幅部からは、オフセット電圧のみが出力される。差動増幅器における第1,第2入力電圧と出力電圧との関係は、出力電圧=(第1入力電圧−第2入力電圧)×増幅率+オフセット電圧という関係となる。
また、差動増幅部を、自身のオフセット電圧のみが出力される状態とするには、実質的に差動増幅する第1入力電圧と第2入力電圧とを強制的に等しくすることができる回路を設ければよい。例えば、差動増幅部に、オペアンプ回路と増幅率等の特定を決める抵抗器等の受動部品とを用いる場合には、オペアンプ回路に反転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ接続された入力抵抗器のうち、オペアンプとは逆側の端部同士間を短絡する短絡路を設ける回路構成が挙げられる。
Further, in this specification, the offset voltage refers to a voltage value of an output signal that is output when an equal input is made to the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier.
Therefore, for example, when the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier are short-circuited with each other, only the offset voltage is output from the differential amplifier. The relationship between the first and second input voltages and the output voltage in the differential amplifier is a relationship of output voltage = (first input voltage−second input voltage) × amplification factor + offset voltage.
Further, in order for the differential amplifier to be in a state in which only its own offset voltage is output, a circuit that can forcibly equalize the first input voltage and the second input voltage that are substantially differentially amplified. May be provided. For example, in the case where an operational amplifier circuit and a passive component such as a resistor for determining the amplification factor are used in the differential amplifier, the input resistors connected to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit, respectively. Among them, there is a circuit configuration in which a short circuit that short-circuits the ends opposite to the operational amplifier is provided.

即ち、上記のセンサ制御装置であって、前記差動増幅部は、オペアンプ回路と、上記オペアンプ回路の反転入力端子に接続され前記第1入力電圧を伝える第1入力抵抗器と、上記オペアンプ回路の非反転入力端子に接続され前記第2入力電圧を伝える第2入力抵抗器と、を含み、前記第2スイッチは、上記第1入力抵抗器と第2入力抵抗器のうち、上記オペアンプとは逆側の端部同士間を短絡する短絡路を開閉するセンサ制御装置とするのが好ましい。
このように構成されたセンサ制御装置では、短絡路及びこれを開閉する第2スイッチを設けるという簡易な構成で、第2スイッチにより、差動増幅部を、互いに異なる第1入力電圧と第2入力電圧とを差動増幅する状態と、差動増幅部のオフセット電圧のみが出力される状態と、を切り換えることができる。
That is, in the sensor control device, the differential amplification unit includes an operational amplifier circuit, a first input resistor connected to an inverting input terminal of the operational amplifier circuit and transmitting the first input voltage, and the operational amplifier circuit. A second input resistor connected to a non-inverting input terminal and transmitting the second input voltage, wherein the second switch is opposite to the operational amplifier of the first input resistor and the second input resistor. It is preferable to use a sensor control device that opens and closes a short circuit that short-circuits the end portions on the side.
The sensor control device configured as described above has a simple configuration in which a short circuit and a second switch for opening and closing the short circuit are provided, and the second switch allows the differential amplifying unit to be connected to a first input voltage and a second input different from each other. It is possible to switch between a state in which the voltage is differentially amplified and a state in which only the offset voltage of the differential amplifier is output.

さらに他の解決手段は、上記いずれか一項に記載のセンサ制御装置と、前記ガスセンサ素子と、を備えるガスセンサシステムである。   Still another solution is a gas sensor system comprising the sensor control device according to any one of the above and the gas sensor element.

本発明のガスセンサシステムでは、センサ制御装置に第1スイッチを備えている。従って、この第1スイッチの切り換えによって、差動増幅部で第1,第2検知電圧に応じた、従って検知電流に応じた出力電圧を得、これあるいはこれに対応した濃度信号を用いて特定ガス成分に関する濃度情報を検知することができる。
さらにこのほか、第1スイッチの切り換えによって、第1,第2基準電圧を差動増幅部に入力することで、第1,第2基準電圧及び差動増幅部の増幅率に応じた信号(基準増幅信号)を出力させることができる。第1,第2基準電圧は既知であるので、この信号から、差動増幅部のその時点での増幅率を知ることができる。
従って、差動増幅部の温度変化などによって生じる増幅率のドリフト、経時的な劣化等による差動増幅部の増幅率に変化が生じたとしても、上述のようにして取得した増幅率を用いることで、増幅率の変化に影響されることなく、高い精度で特定ガス成分に関する濃度情報を検知することができる。
In the gas sensor system of the present invention, the sensor control device includes a first switch. Therefore, by switching the first switch, the differential amplifier obtains an output voltage corresponding to the first and second detection voltages, and accordingly corresponding to the detection current, and using this or a concentration signal corresponding to this, a specific gas is obtained. Concentration information about the component can be detected.
In addition, by switching the first switch, the first and second reference voltages are input to the differential amplifying unit, so that signals corresponding to the first and second reference voltages and the amplification factor of the differential amplifying unit (reference (Amplified signal) can be output. Since the first and second reference voltages are known, the amplification factor at that time of the differential amplifier can be known from this signal.
Therefore, even if there is a change in the amplification factor of the differential amplification unit due to drift of the amplification factor caused by temperature change of the differential amplification unit, deterioration over time, etc., the amplification factor obtained as described above should be used. Thus, it is possible to detect the concentration information regarding the specific gas component with high accuracy without being affected by the change in the amplification factor.

また、他の解決手段は、ガスセンサ素子を作動させて得た特定ガス成分の濃度に対応する検知電流を用いて、前記特定ガス成分の濃度に関連する濃度信号を出力するセンサ制御装置であって、第1入力端に入力された第1入力電圧及び第2入力端に入力された第2入力電圧を差動増幅する差動増幅部と、前記検知電流が流れる検出抵抗器の一端の第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記検出抵抗器の他端の第2検知電圧を前記第2入力電圧とする場合と、第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、第2基準電圧を前記第2入力電圧とする場合と、を切り換える第1スイッチと、を備えるセンサ制御装置の制御方法であって、前記第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、前記第2基準電圧を前記第2入力電圧として、上記センサ制御装置から前記第1基準電圧、前記第2基準電圧及び前記差動増幅部の増幅率に対応した基準増幅信号を出力させる基準信号出力ステップと、前記第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記第2検知電圧を前記第2入力電圧として、上記センサ制御装置から前記濃度信号を出力させる濃度信号出力ステップと、を備えるセンサ制御装置の制御方法である。   Another solution is a sensor control device that outputs a concentration signal related to the concentration of the specific gas component using a detection current corresponding to the concentration of the specific gas component obtained by operating the gas sensor element. A differential amplifier for differentially amplifying the first input voltage input to the first input terminal and the second input voltage input to the second input terminal; and a first one of the detection resistors through which the detection current flows The detection voltage is the first input voltage, the second detection voltage at the other end of the detection resistor is the second input voltage, the first reference voltage is the first input voltage, and the second reference voltage is And a first switch for switching between the second input voltage and the second input voltage, wherein the first reference voltage is the first input voltage, and the second reference voltage is the first input voltage. 2 input voltage from above sensor control device A reference signal output step for outputting a reference amplification signal corresponding to the first reference voltage, the second reference voltage, and the amplification factor of the differential amplifier; the first detection voltage as the first input voltage; And a density signal output step of outputting the density signal from the sensor control apparatus using the two detection voltages as the second input voltage.

本発明のセンサ制御装置の制御方法によれば、基準信号出力ステップでは、第1基準電圧を第1入力電圧とし、第2基準電圧を前記第2入力電圧として、差動増幅部の増幅率に対応した基準増幅信号を出力させる。これにより、この時点での差動増幅部の増幅率を知ることができる。また、濃度信号出力ステップでは、第1検知電圧を第1入力電圧とし、第2検知電圧を第2入力電圧として、濃度信号を出力させる。従って、この濃度信号を用いて、特定ガス成分に関する濃度情報を検知するに当たり、差動増幅部の増幅率を考慮して、酸素濃度など特定ガス成分に関する濃度情報をより正確に検知することができる。   According to the control method of the sensor control device of the present invention, in the reference signal output step, the first reference voltage is the first input voltage, the second reference voltage is the second input voltage, and the amplification factor of the differential amplifier is increased. A corresponding reference amplification signal is output. Thereby, the amplification factor of the differential amplifier at this time can be known. In the concentration signal output step, the concentration signal is output using the first detection voltage as the first input voltage and the second detection voltage as the second input voltage. Therefore, in detecting the concentration information regarding the specific gas component using this concentration signal, the concentration information regarding the specific gas component such as the oxygen concentration can be detected more accurately in consideration of the amplification factor of the differential amplifier. .

更に、上記のセンサ制御装置の制御方法であって、前記基準信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化前の段階に行うセンサ制御装置の制御方法とすると良い。   Further, in the control method of the sensor control device described above, the reference signal output step may be a control method of the sensor control device that is performed at a stage before activation of the gas sensor element.

本発明の制御方法では、基準信号出力ステップをガスセンサ素子の活性化前の段階で行わせる。これにより、差動増幅部の増幅率を予め取得できるから、ガスセンサ素子が活性化した後に、濃度信号出力ステップを行うことで、濃度信号と増幅率を用いて、特定ガス成分に関する濃度情報を正確にかつ直ちに取得できる。
なお、ガスセンサ素子が活性化前であるか否かを検知する手法としては、活性化前であるか否かを適宜検知できる公知のいずれの手法をも採用できる。例えば、ガスセンサ素子を加熱するヒータへの通電開始からの通電時間や積算電力量、ガスセンサ素子の各端子に現れる電位の変化、エンジンを冷却する冷却水の温度などを用いて、活性化前であるか否かを判断することができる。さらに具体的には、例えば、ポンプセルと起電力セルとを有するガスセンサ素子において、いずれかのセルの内部インピーダンスを検知して、活性化したか否かを判断する手法が挙げられる。
In the control method of the present invention, the reference signal output step is performed before the activation of the gas sensor element. As a result, since the amplification factor of the differential amplifier can be acquired in advance, the concentration information on the specific gas component can be accurately obtained using the concentration signal and the amplification factor by performing the concentration signal output step after the gas sensor element is activated. Can be acquired immediately.
As a method for detecting whether or not the gas sensor element is before activation, any known method that can appropriately detect whether or not the gas sensor element is before activation can be employed. For example, before activation, using the energization time and integrated power amount from the start of energization to the heater for heating the gas sensor element, the change in potential appearing at each terminal of the gas sensor element, the temperature of the cooling water for cooling the engine, etc. It can be determined whether or not. More specifically, for example, in a gas sensor element having a pump cell and an electromotive force cell, there is a method of detecting whether or not the internal impedance of any one of the cells is activated.

更に、上記のいずれかに記載のセンサ制御装置の制御方法であって、前記基準信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、定期的に行うセンサ制御装置の制御方法とするのが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the control method of the sensor control device according to any one of the above, wherein the reference signal output step is a control method of the sensor control device that is periodically performed after the gas sensor element is activated.

一般に、差動増幅部の増幅率は、常に一定とは限らない。たとえば、周囲の温度により変動するなど、時間と共に変化する。
これに対し、本発明のセンサ制御装置の制御方法では、基準信号出力ステップを、ガスセンサ素子の活性化後、定期的に行う。このため、たとえ差動増幅部の増幅率が変化したとしても、この定期的に取得した増幅率と、濃度信号とを用いることで、常に高い精度で、特定ガス成分に関する濃度情報を検知できる。
なお、基準信号出力ステップを行う間隔としては、ガスセンサ素子及びセンサ制御装置を用いる環境等によって適宜設定すればよい。
In general, the amplification factor of the differential amplifier is not always constant. For example, it varies with time, such as fluctuating depending on the ambient temperature.
On the other hand, in the control method of the sensor control apparatus of the present invention, the reference signal output step is periodically performed after the activation of the gas sensor element. For this reason, even if the amplification factor of the differential amplification unit changes, the concentration information regarding the specific gas component can always be detected with high accuracy by using the periodically obtained amplification factor and the concentration signal.
In addition, what is necessary is just to set suitably as an space | interval which performs a reference signal output step by the environment etc. which use a gas sensor element and a sensor control apparatus.

更に、上記のいずれかに記載のセンサ制御装置の制御方法であって、前記基準信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、前記センサ制御装置から前記濃度信号を出力させる必要がないときに行うセンサ制御装置の制御方法とすると良い。   Furthermore, in the control method for a sensor control device according to any one of the above, when the reference signal output step does not need to output the concentration signal from the sensor control device after activation of the gas sensor element. It is good to use the control method of the sensor control apparatus to perform.

本発明の制御方法では、基準信号出力ステップを、ガスセンサ素子の活性化後、センサ制御装置から濃度信号を出力させる必要がないときに行う。このようにすることで、当該期間が特定ガスに関する濃度情報を検知する必要のある期間であるにも拘わらず、基準信号出力ステップを行うことによって、センサ制御装置から濃度信号を出力させられなくなる状況を無くすることができる。これにより、適切な時期に特定ガス成分に関する濃度情報を検知でき、エンジン制御などを適切に行うことができる。   In the control method of the present invention, the reference signal output step is performed when it is not necessary to output a concentration signal from the sensor control device after activation of the gas sensor element. By doing in this way, even if the period is a period in which the concentration information related to the specific gas needs to be detected, the concentration signal cannot be output from the sensor control device by performing the reference signal output step. Can be eliminated. Thereby, the concentration information regarding the specific gas component can be detected at an appropriate time, and engine control or the like can be appropriately performed.

なお、センサ制御装置から濃度信号を出力させる必要がないときとしては、ガスセンサ素子及びセンサ制御装置を用いる用途や環境によって異なるが、例えば、ガスセンサ素子が活性化する前の期間が挙げられる。また例えば、ガスセンサ素子及びセンサ制御装置を自動車に搭載し、これらを用いて排気ガス中の酸素濃度や空燃比を計測する場合には、走行中において、運転者がアクセルを離したとき(エンジンブレーキ時)が挙げられる。この場合には、エンジンに燃料を噴射しないので、酸素濃度や空燃比を計測する必要がないからである。   In addition, when it is not necessary to output a concentration signal from the sensor control device, although it depends on the application and environment in which the gas sensor element and the sensor control device are used, for example, there is a period before the gas sensor element is activated. Further, for example, when a gas sensor element and a sensor control device are mounted on an automobile and the oxygen concentration and air-fuel ratio in exhaust gas are measured using these, when the driver releases the accelerator during driving (engine braking) Time). In this case, since fuel is not injected into the engine, it is not necessary to measure the oxygen concentration or the air-fuel ratio.

更に、上記のいずれか一項に記載のセンサ制御装置の制御方法であって、前記センサ制御装置は、前記差動増幅部を、互いに値の異なる前記第1入力電圧と前記第2入力電圧とを差動増幅する状態と、上記差動増幅部のオフセット電圧のみが出力される状態とに切り換える第2スイッチを備え、上記センサ制御装置から前記差動増幅部のオフセット電圧に対応したオフセット信号を出力させるオフセット信号出力ステップを備えるセンサ制御装置の制御方法とすると良い。   Further, in the control method of the sensor control device according to any one of the above, the sensor control device may cause the differential amplifying unit to perform the first input voltage and the second input voltage having different values. And a second switch that switches between a state in which only the offset voltage of the differential amplifier is output, and an offset signal corresponding to the offset voltage of the differential amplifier from the sensor control device. A sensor control device control method including an offset signal output step to output is preferable.

本発明の制御方法によれば、オフセット信号出力ステップにおいて、差動増幅部からオフセット電圧を出力させ、センサ制御装置からオフセット信号を出力させる。このオフセット信号からは、差動増幅部のオフセット電圧を知ることができるから、前述の増幅率のと共に、濃度信号から特定ガス成分に関する濃度情報検知の際に、これらの値を用いれば、更に高い精度で特定ガス成分の濃度を得ることができる。
なお、オフセット信号出力ステップは、前述の基準信号出力ステップと相前後して行うようにするのが好ましい。差動増幅部の増幅率とオフセット電圧とを同時期に求めておくのが好ましいからである。
According to the control method of the present invention, in the offset signal output step, the offset voltage is output from the differential amplifier, and the offset signal is output from the sensor control device. Since the offset voltage of the differential amplifying unit can be known from this offset signal, it is even higher if these values are used together with the above-described amplification factor when detecting concentration information regarding a specific gas component from the concentration signal. The concentration of the specific gas component can be obtained with accuracy.
The offset signal output step is preferably performed before or after the above-described reference signal output step. This is because it is preferable to obtain the amplification factor and the offset voltage of the differential amplifier at the same time.

更に、上記のセンサ制御装置の制御方法であって、前記オフセット信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化前の段階で行うセンサ制御装置の制御方法とすると良い。   Further, in the control method of the sensor control device described above, the offset signal output step may be a control method of the sensor control device that is performed at a stage before the activation of the gas sensor element.

本発明の制御方法では、オフセット信号検出ステップをガスセンサ素子の活性化前の段階で行う。これにより、差動増幅部のオフセット電圧を予め取得できるから、ガスセンサ素子が活性化した後に、オフセット信号出力ステップを行うことで、濃度信号と前述の増幅率及びオフセット電圧を用いて、特定ガス成分に関する濃度情報を正確にかつ直ちに取得できる。   In the control method of the present invention, the offset signal detection step is performed before the activation of the gas sensor element. As a result, the offset voltage of the differential amplification unit can be acquired in advance. Therefore, after the gas sensor element is activated, the offset signal output step is performed, so that the specific gas component is obtained using the concentration signal, the amplification factor, and the offset voltage. Concentration information on can be obtained accurately and immediately.

更に、上記のいずれかに記載のセンサ制御装置の制御方法であって、前記オフセット信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、定期的に行うセンサ制御装置の制御方法とするのが好ましい。   Furthermore, in any of the above-described sensor control device control methods, it is preferable that the offset signal output step is a sensor control device control method that is periodically performed after the gas sensor element is activated.

一般に、差動増幅部のオフセット電圧も、常に一定とは限らない。たとえば、周囲の温度により変動するなど、時間と共に変化する。
これに対し、本発明のセンサ制御装置の制御方法では、オフセット信号出力ステップを、ガスセンサ素子の活性化後、定期的に行う。このため、たとえ差動増幅部のオフセット電圧が変化したとしても、この定期的に取得したオフセット電圧と、前述の増幅率と、濃度信号とを用いることで、常に高い精度で、特定ガス成分に関する濃度情報を検知できる。
なお、オフセット信号出力ステップを行う間隔としては、ガスセンサ素子及びセンサ制御装置を用いる環境等によって適宜設定すればよい。
In general, the offset voltage of the differential amplifying unit is not always constant. For example, it varies with time, such as fluctuating depending on the ambient temperature.
On the other hand, in the control method of the sensor control apparatus of the present invention, the offset signal output step is periodically performed after the gas sensor element is activated. For this reason, even if the offset voltage of the differential amplifying unit changes, the offset voltage acquired periodically, the amplification factor and the concentration signal described above are used, and the specific gas component is always highly accurate. Concentration information can be detected.
In addition, what is necessary is just to set suitably as the space | interval which performs an offset signal output step by the environment etc. which use a gas sensor element and a sensor control apparatus.

さらに、前2項のいずれかに記載のセンサ制御装置の制御方法であって、前記オフセット信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、前記センサ制御装置から前記濃度信号を出力させる必要がないときに行うセンサ制御装置の制御方法とすると良い。   Furthermore, in the control method of the sensor control device according to any one of the preceding two items, the offset signal output step does not need to output the concentration signal from the sensor control device after the gas sensor element is activated. It may be a sensor control device control method that is sometimes performed.

本発明の制御方法では、オフセット信号出力ステップを、ガスセンサ素子の活性化後、センサ制御装置から濃度信号を出力させる必要がないときに行う。このようにすることで、当該期間が特定ガスに関する濃度情報を検知する必要のある期間であるにも拘わらず、オフセット信号出力ステップを行うことによって、センサ制御装置から濃度信号を出力させられなくなる状況を無くすことができる。これにより、適切な時期に特定ガス成分に関する濃度情報を検知でき、エンジン制御などを適切に行うことができる。   In the control method of the present invention, the offset signal output step is performed when it is not necessary to output a concentration signal from the sensor control device after activation of the gas sensor element. By doing so, the concentration signal cannot be output from the sensor control device by performing the offset signal output step even though the period is a period in which the concentration information related to the specific gas needs to be detected. Can be eliminated. Thereby, the concentration information regarding the specific gas component can be detected at an appropriate time, and engine control or the like can be appropriately performed.

さらに他の解決手段は、ガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子を作動させて得た特定ガス成分の濃度に対応する検知電流を用いて、前記特定ガス成分の濃度に関連する濃度信号を出力するセンサ制御装置であって、第1入力端に入力された第1入力電圧及び第2入力端に入力された第2入力電圧を差動増幅する差動増幅部、及び、前記検知電流が流れる検出抵抗器の一端の第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記検出抵抗器の他端の第2検知電圧を前記第2入力電圧とする場合と、第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、第2基準電圧を前記第2入力電圧とする場合と、を切り換える第1スイッチを備えるセンサ制御装置と、を用いた特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、前記第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、前記第2基準電圧を前記第2入力電圧として、前記第1基準電圧、前記第2基準電圧及び前記差動増幅部の増幅率に対応した基準増幅信号を前記センサ制御装置から出力させ、前記差動増幅部の増幅率を検知する増幅率検知ステップと、前記第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記第2検知電圧を前記第2入力電圧として、前記濃度信号を前記センサ制御装置から出力させ、前記増幅率を用いて、前記特定ガス成分に関する濃度情報の検知する濃度情報検知ステップと、を備える特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法である。   Still another solution is a sensor control that outputs a concentration signal related to the concentration of the specific gas component using a gas sensor element and a detection current corresponding to the concentration of the specific gas component obtained by operating the gas sensor element. A differential amplifier for differentially amplifying a first input voltage input to a first input terminal and a second input voltage input to a second input terminal, and a detection resistor through which the detection current flows A first detection voltage at one end of the detection resistor as the first input voltage, a second detection voltage at the other end of the detection resistor as the second input voltage, and a first reference voltage as the first input voltage, A sensor control device having a first switch for switching between a case where a second reference voltage is the second input voltage, and a method for detecting concentration information regarding a specific gas component using the sensor control device, wherein the first reference voltage is First input voltage, before Using the second reference voltage as the second input voltage, the sensor control device outputs a reference amplification signal corresponding to the first reference voltage, the second reference voltage, and an amplification factor of the differential amplifier, and the differential An amplification factor detection step for detecting an amplification factor of the amplification unit, the first detection voltage as the first input voltage, the second detection voltage as the second input voltage, and the concentration signal output from the sensor control device And a concentration information detection step of detecting concentration information related to the specific gas component using the amplification factor.

本発明の特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法によれば、増幅率検知ステップでは、第1基準電圧を第1入力電圧とし、第2基準電圧を前記第2入力電圧として、センサ制御装置から差動増幅部の増幅率に対応した基準増幅信号を出力させる。そして、この基準増幅信号を用いて、差動増幅部のその時点での増幅率を検知する。
さらに、濃度情報検知ステップでは、第1検知電圧を第1入力電圧とし、第2検知電圧を第2入力電圧として、センサ制御装置から濃度信号を出力させる。そして、すでに得た差動増幅部の増幅率を用いて、特定ガス成分に関する濃度情報を検知する。これにより、特定ガス成分に関する濃度情報をより正確に検知できる。
According to the concentration information detection method relating to the specific gas component of the present invention, in the amplification factor detection step, the first reference voltage is set as the first input voltage, and the second reference voltage is set as the second input voltage. A reference amplification signal corresponding to the amplification factor of the dynamic amplification unit is output. Then, using this reference amplification signal, the amplification factor at that time of the differential amplifier is detected.
Further, in the concentration information detection step, a concentration signal is output from the sensor control device with the first detection voltage as the first input voltage and the second detection voltage as the second input voltage. And the density information regarding a specific gas component is detected using the amplification factor of the differential amplification part already obtained. Thereby, the concentration information regarding the specific gas component can be detected more accurately.

なお、濃度情報検知ステップでは、増幅率検知ステップで得られた実際の増幅率そのものを用いて濃度情報を算出する手法を取ることができる。またこのほか、本来得られるべき増幅率(設計値としての増幅率)を用いて、一旦濃度情報を算出しておき、得られた実際の増幅率を用いてこれを補正することで、実際の増幅率を反映した濃度情報を得る手法を取ることもできる。   In the density information detection step, a method of calculating density information using the actual amplification factor itself obtained in the amplification factor detection step can be used. In addition to this, by calculating the concentration information once using the amplification factor (amplification factor as a design value) that should be originally obtained, and correcting this using the actual amplification factor obtained, A technique for obtaining concentration information reflecting the amplification factor can also be taken.

さらに、上記の特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、前記増幅率検知ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化前の段階で行う特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法とするのが好ましい。   Furthermore, in the above-described concentration information detection method for the specific gas component, it is preferable that the amplification factor detection step be a concentration information detection method for the specific gas component that is performed before the activation of the gas sensor element.

本発明の濃度情報の検知方法では、増幅率検知ステップをガスセンサ素子の活性化前の段階で行う。これにより、差動増幅部の増幅率を予め取得できるから、ガスセンサ素子が活性化した後に、濃度情報検知ステップを行うことで、濃度信号と増幅率を用いて、特定ガス成分に関する濃度情報を正確に、かつ直ちに取得できる。   In the concentration information detection method of the present invention, the amplification factor detection step is performed before the activation of the gas sensor element. As a result, the amplification factor of the differential amplifying unit can be acquired in advance. Therefore, after the gas sensor element is activated, the concentration information detection step is performed, so that the concentration information regarding the specific gas component is accurately obtained using the concentration signal and the amplification factor. And can be obtained immediately.

また、上記いずれかに記載の特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、前記増幅率検知ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、定期的に行う特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法とするのが好ましい。   Further, in any one of the above-described detection methods for concentration information relating to the specific gas component, the amplification factor detection step may be performed periodically after the activation of the gas sensor element. It is preferable to do this.

本発明の濃度情報の検知方法では、増幅率検知ステップを、ガスセンサ素子の活性化後、定期的に行う。このようにすることで、この定期的に取得した増幅率を用いて、濃度情報検知ステップにおいて特定ガス成分に関する濃度情報を常に高い精度で検知できる。   In the concentration information detection method of the present invention, the amplification factor detection step is periodically performed after activation of the gas sensor element. By doing in this way, the concentration information regarding a specific gas component can always be detected with high accuracy in the concentration information detection step using the periodically obtained amplification factor.

さらに上記いずれか一項に記載の特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、前記増幅率検知ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、前記センサ制御装置から前記濃度信号を出力させる必要がないときに行う特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法とするのが好ましい。   Furthermore, in the method for detecting concentration information relating to the specific gas component according to any one of the above, the amplification factor detection step needs to output the concentration signal from the sensor control device after activation of the gas sensor element. It is preferable to use a method for detecting concentration information regarding a specific gas component that is performed when no gas is present.

本発明の濃度情報の検知方法では、増幅率検知ステップを、ガスセンサ素子の活性化後、センサ制御装置から濃度信号を出力させる必要がないときに行う。このようにすることで、当該期間が特定ガスに関する濃度情報を検知する必要のある期間であるにも拘わらず、増幅率検知ステップを行うことによって、センサ制御装置から濃度信号を出力させられず、適切に特定ガスに関する濃度情報を検知できなくなる状況を無くすることができる。これにより、適切にエンジン制御などを行わせることができる。   In the concentration information detection method of the present invention, the amplification factor detection step is performed when it is not necessary to output a concentration signal from the sensor control device after activation of the gas sensor element. By doing so, the concentration signal is not output from the sensor control device by performing the amplification factor detection step even though the period is a period in which the concentration information related to the specific gas needs to be detected. It is possible to eliminate the situation where the concentration information regarding the specific gas cannot be detected appropriately. Thereby, engine control etc. can be performed appropriately.

さらに、上記いずれか一項に記載の特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、前記センサ制御装置は、前記差動増幅部を、互いに異なる前記第1入力電圧と前記第2入力電圧とを差動増幅する状態と、上記差動増幅部のオフセット電圧のみが出力される状態と、に切り換える第2スイッチを備え、前記差動増幅部のオフセット電圧に対応したオフセット信号を前記センサ制御装置から出力させ、前記差動増幅部のオフセット電圧を検知するオフセット検知ステップを備え、前記濃度情報検知ステップは、前記増幅率及び前記オフセット電圧に基づいて、前記特定ガス成分に関する濃度情報を検知する特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法とすると良い。   Furthermore, in the method for detecting concentration information related to the specific gas component according to any one of the above, the sensor control device is configured to change the differential amplifier unit between the first input voltage and the second input voltage that are different from each other. A second switch for switching between a state of differentially amplifying the signal and a state in which only the offset voltage of the differential amplifier is output, and the sensor control device outputs an offset signal corresponding to the offset voltage of the differential amplifier And detecting the offset voltage of the differential amplifier, the concentration information detecting step is for detecting the concentration information on the specific gas component based on the amplification factor and the offset voltage. It is preferable to use a method for detecting concentration information regarding gas components.

本発明の濃度情報の検知方法によれば、オフセット検知ステップにおいて、差動増幅部からオフセット電圧を出力させ、センサ制御装置からオフセット信号を出力させる。そして、このオフセット信号を用いて差動増幅部のオフセット電圧を検知する。
さらに、濃度情報検知ステップでは、増幅率及びオフセット電圧に基づいて、特定ガス成分に関する濃度情報を検知する。
これにより、差動増幅部の増幅率のみならずオフセット電圧まで考慮した、さらに高い精度での特定ガス成分に関する濃度情報の検知ができる。
According to the concentration information detection method of the present invention, in the offset detection step, the offset voltage is output from the differential amplifier and the offset signal is output from the sensor control device. Then, the offset voltage of the differential amplifier is detected using this offset signal.
Further, in the concentration information detection step, concentration information relating to the specific gas component is detected based on the amplification factor and the offset voltage.
Thereby, it is possible to detect the concentration information regarding the specific gas component with higher accuracy in consideration of not only the amplification factor of the differential amplifier but also the offset voltage.

なお、濃度情報検知ステップでは、オフセット検知ステップで得られた実際のオフセット電圧そのものを用いて濃度情報を算出する手法を取ることができる。またこのほか、本来得られるべきオフセット電圧(設計値としてのオフセット電圧)を用いて、一旦濃度情報を算出しておき、得られた実際のオフセット電圧を用いてこれを補正することで、実際のオフセット電圧を反映した濃度情報を得る手法を取ることもできる。   In the density information detection step, it is possible to take a method of calculating density information using the actual offset voltage itself obtained in the offset detection step. In addition, the density information is once calculated using the offset voltage (offset voltage as a design value) that should be obtained, and corrected by using the actual offset voltage thus obtained. It is also possible to take a technique for obtaining density information reflecting the offset voltage.

さらに、上記の特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、前記オフセット検知ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化前の段階で行う特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法とするのが好ましい。   Further, in the concentration information detection method regarding the specific gas component described above, it is preferable that the offset detection step is a concentration information detection method regarding the specific gas component performed at a stage before the activation of the gas sensor element.

本発明の濃度情報の検知方法では、オフセット検知ステップをガスセンサ素子の活性化前の段階で行う。これにより、差動増幅部のオフセット電圧を予め取得できるから、ガスセンサ素子が活性化した後に、濃度情報検知ステップを行うことで、このオフセット電圧と濃度信号と前述の増幅率とを用いて、特定ガス成分に関する濃度情報を正確に、かつ直ちに取得できる。   In the concentration information detection method of the present invention, the offset detection step is performed before the gas sensor element is activated. As a result, the offset voltage of the differential amplifying unit can be acquired in advance. After the gas sensor element is activated, the concentration information detection step is performed, and this offset voltage, the concentration signal, and the amplification factor described above are used to specify the offset voltage. Concentration information on gas components can be obtained accurately and immediately.

さらに前2項のいずれかに記載の特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、前記オフセット検知ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、定期的に行う特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法とするのが好ましい。   The concentration information detection method for specific gas components according to any one of the preceding two items, wherein the offset detection step is periodically performed after the gas sensor element is activated. Is preferable.

差動増幅部のオフセット電圧も、増幅率と同様、通常、温度特性を有するので、差動増幅部の周囲にの温度が変化するとこれと共に変化する。
これに対し、本発明の濃度情報の検知方法では、オフセット検知ステップを、ガスセンサ素子の活性化後、定期的に行う。このようにすることで、その定期的に取得した差動増幅部のオフセット電圧及び前述の増幅率を用いて、特定ガス成分に関する濃度情報を常に高い精度で検知できる。
The offset voltage of the differential amplifying unit also has a temperature characteristic as in the case of the amplification factor, and therefore changes with the temperature around the differential amplifying unit.
On the other hand, in the concentration information detection method of the present invention, the offset detection step is periodically performed after activation of the gas sensor element. By doing in this way, the density | concentration information regarding a specific gas component can always be detected with a high precision using the offset voltage of the differential amplification part acquired periodically, and the above-mentioned amplification factor.

さらに前3項のいずれかに記載の特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、前記オフセット検知ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、前記センサ制御装置から前記濃度信号を出力させる必要がないときに行う特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法とするのが好ましい。   Furthermore, in the method for detecting concentration information on the specific gas component according to any one of the preceding three items, the offset detection step needs to output the concentration signal from the sensor control device after activation of the gas sensor element. It is preferable to use a method for detecting concentration information regarding a specific gas component that is performed when no gas is present.

本発明の濃度情報の検知方法では、オフセット検知ステップを、ガスセンサ素子の活性化後、センサ制御装置から濃度信号を出力させる必要がないときに行う。このようにすることで、当該期間が特定ガスに関する濃度情報を検知する必要のある期間であるにも拘わらず、オフセット検出ステップを行うことによって、センサ制御装置から濃度信号を出力させられず、適切に特定ガスに関する濃度情報を検知できなくなる状況を無くすことができる。これにより、適切にエンジン制御などを適切に行わせることができる。   In the concentration information detection method of the present invention, the offset detection step is performed when it is not necessary to output a concentration signal from the sensor control device after activation of the gas sensor element. By doing so, the concentration signal cannot be output from the sensor control device by performing the offset detection step even though the period is a period in which the concentration information related to the specific gas needs to be detected. In addition, it is possible to eliminate the situation where the concentration information regarding the specific gas cannot be detected. Thereby, engine control etc. can be performed appropriately appropriately.

以下、本発明の実施形態を、図1〜図5を参照しつつ説明する。
本実施形態に係るガスセンサシステム10の等価回路図を、図1に示す。ガスセンサシステム10は、ガスセンサ素子160、センサ制御装置100、及びエンジン制御装置150を含む。
このうち、ガスセンサ素子160は、後述する構成を有し、図示しないエンジンの排気管に装着され、排気ガス中の酸素濃度(空燃比)に対応した検知電流Ipが流れる空燃比センサである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
An equivalent circuit diagram of the gas sensor system 10 according to the present embodiment is shown in FIG. The gas sensor system 10 includes a gas sensor element 160, a sensor control device 100, and an engine control device 150.
Among these, the gas sensor element 160 is an air-fuel ratio sensor that has a configuration that will be described later, is attached to an exhaust pipe of an engine (not shown), and flows a detection current Ip corresponding to the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas.

また、センサ制御装置100は、ASICとして構成された制御回路110のほか、これに外付けされた基準電圧電源部140、検出抵抗器Rd、抵抗器R1、及び、PID制御回路123の制御定数を与える抵抗器R2〜R4とコンデンサC1〜C3を含み、これらは、1つのボード上に搭載されている。このセンサ制御装置100(制御回路110)は、エンジン制御装置150の指示に基づき、ガスセンサ素子160を制御して、酸素濃度(空燃比)に応じた濃度信号SC等をエンジン制御装置150に向けて出力する。
エンジン制御装置150は、センサ制御装置100(制御回路110)から出力された濃度信号SCを用いて排気ガス中の酸素濃度(空燃比)を検知し、図示しないガソリンエンジンの制御を行う。
In addition to the control circuit 110 configured as an ASIC, the sensor control apparatus 100 sets the control constants of the reference voltage power supply unit 140, the detection resistor Rd, the resistor R1, and the PID control circuit 123 that are externally attached thereto. Resistors R2 to R4 and capacitors C1 to C3 are provided, and these are mounted on one board. The sensor control device 100 (control circuit 110) controls the gas sensor element 160 based on an instruction from the engine control device 150, and directs the concentration signal SC or the like corresponding to the oxygen concentration (air-fuel ratio) to the engine control device 150. Output.
The engine control device 150 detects the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas using the concentration signal SC output from the sensor control device 100 (control circuit 110), and controls a gasoline engine (not shown).

なお、本実施形態では外付けとしたが、基準電圧電源部140、検出抵抗器Rd、抵抗器R1、あるいは、抵抗器R2〜R4とコンデンサC1〜C3のいずれか、あるいはすべてを、適宜、制御回路110と共に1つの基板内に収めるようにしても良い。   In the present embodiment, although externally attached, the reference voltage power supply unit 140, the detection resistor Rd, the resistor R1, or any or all of the resistors R2 to R4 and the capacitors C1 to C3 are appropriately controlled. The circuit 110 and the circuit 110 may be housed in one substrate.

図1に示すように、ガスセンサ素子160と制御回路110とは、ガスセンサ素子160の各端子Vs+,COM,Ip+と、制御回路110の端子VS+,Vcent,IP+とで、それぞれ電気的に接続している。
また、制御回路110とエンジン制御装置150とは、制御回路110の端子VIP,CIと、エンジン制御装置150の端子AD,CTとの間で、それぞれ信号伝達可能となっている。更に、制御回路110とエンジン制御装置150とは、制御回路110の端子CC5,G−VIPCALと、エンジン制御装置150の端子VCCAとが、基準電圧電源部140を介して電気的に接続している。
As shown in FIG. 1, the gas sensor element 160 and the control circuit 110 are electrically connected at terminals Vs +, COM, Ip + of the gas sensor element 160 and terminals VS +, Vcent, IP + of the control circuit 110, respectively. Yes.
Further, the control circuit 110 and the engine control device 150 can transmit signals between the terminals VIP and CI of the control circuit 110 and the terminals AD and CT of the engine control device 150, respectively. Further, the control circuit 110 and the engine control device 150 are electrically connected to the terminals CC5 and G-VIPAL of the control circuit 110 and the terminal VCCA of the engine control device 150 via the reference voltage power supply unit 140. .

ガスセンサ素子160は、ポンプセル163と起電力セル165とを、排気ガスを導入可能な中空の測定室を構成するスペーサを介して積層した構成を有し、起電力セル165のうち測定室に面する側とは逆側に位置する電極を遮蔽層により閉塞した公知の構成を有するものである。ポンプセル163及び起電力セル165は、それぞれ、板状で酸素イオン伝導性を有する固体電解質を基体とし、その両面には多孔質の白金により電極が形成されている。ポンプセル163の電極の一端(図中左端)と、起電力セル165の電極の一端(図中右端)とは、互いに導通すると共に、ガスセンサ素子160の出力端子である端子COMに接続している。また、ポンプセル163の電極の他端(図中右端)は、ガスセンサ素子160の出力端子である端子Ip+に接続し、起電力セル165の電極の他端(図中左端)は、ガスセンサ素子160の端子Vs+に接続している。   The gas sensor element 160 has a configuration in which a pump cell 163 and an electromotive force cell 165 are stacked via a spacer that forms a hollow measurement chamber into which exhaust gas can be introduced, and faces the measurement chamber of the electromotive force cell 165. It has a known structure in which an electrode located on the opposite side to the side is closed by a shielding layer. Each of the pump cell 163 and the electromotive force cell 165 has a plate-like solid electrolyte having oxygen ion conductivity as a base, and electrodes are formed of porous platinum on both surfaces thereof. One end (left end in the figure) of the electrode of the pump cell 163 and one end (right end in the figure) of the electromotive force cell 165 are electrically connected to each other and are connected to a terminal COM that is an output terminal of the gas sensor element 160. The other end (right end in the figure) of the electrode of the pump cell 163 is connected to the terminal Ip + which is an output terminal of the gas sensor element 160, and the other end (left end in the figure) of the electromotive force cell 165 is connected to the terminal of the gas sensor element 160. It is connected to the terminal Vs +.

センサ制御装置100は、ガスセンサ素子160の起電力セル165に微少電流Icpを流しつつ、起電力セル165の両端に発生する起電力セル電圧Vsが450mVになるように、ポンプセル163に流すポンプセル電流(検知電流)Ipを制御して、測定室に導入された排気ガス中の酸素の汲み入れ汲み出しを行う。なお、ポンプセル163に流れるポンプセル電流Ipの電流値及び電流の方向は、空燃比(換言すれば、排気ガス中の酸素濃度)に応じて変化することから、このポンプセル電流Ipの向きと大きさを検知することで、空燃比(排気ガス中の酸素濃度)を検知できる。   The sensor control apparatus 100 allows the pump cell current (flowing through the pump cell 163 so that the electromotive force cell voltage Vs generated at both ends of the electromotive force cell 165 is 450 mV while flowing the minute current Icp through the electromotive force cell 165 of the gas sensor element 160. (Detection current) Ip is controlled, and oxygen in the exhaust gas introduced into the measurement chamber is pumped and pumped out. Note that the current value and direction of the pump cell current Ip flowing through the pump cell 163 changes according to the air-fuel ratio (in other words, the oxygen concentration in the exhaust gas), and therefore the direction and magnitude of the pump cell current Ip are changed. By detecting, the air-fuel ratio (oxygen concentration in the exhaust gas) can be detected.

エンジン制御装置150は、A/D変換器151とCPU153とを有する。このうちA/D変換器151は、入力端子である端子ADを介して、制御回路110の端子VIPから出力される出力信号(濃度信号SC等)を取り込んでデジタル値に変換し、これをCPU153に出力する。CPU153は、デジタル化された制御回路110の出力信号に基づいて、後述するように空燃比、増幅率、オフセット電圧を算出する。また、エンジン制御装置150は、その端子CT及び制御回路110の端子CIを通じて、制御回路110中のスイッチSW1〜SW3のオン・オフを制御する。更に、このエンジン制御装置150は、出力端子である端子VCCAを介して、基準電圧電源部140に所定の電圧を出力できる。   The engine control device 150 includes an A / D converter 151 and a CPU 153. Among these, the A / D converter 151 takes in an output signal (density signal SC or the like) output from the terminal VIP of the control circuit 110 via the terminal AD which is an input terminal, converts it into a digital value, and converts it into a CPU 153. Output to. Based on the digitized output signal of the control circuit 110, the CPU 153 calculates an air-fuel ratio, an amplification factor, and an offset voltage as will be described later. Further, the engine control device 150 controls on / off of the switches SW1 to SW3 in the control circuit 110 through the terminal CT and the terminal CI of the control circuit 110. Further, the engine control device 150 can output a predetermined voltage to the reference voltage power supply unit 140 via a terminal VCCA that is an output terminal.

センサ制御装置100のうち、制御回路110は、ガスセンサ素子160の起電力セル165に微少電流Icpを供給し、ポンプセル電流Ipを制御する制御部120と、ポンプセル電流Ipが流れることにより検出抵抗器Rdの両端に発生する検知電圧Vdを用いて、エンジン制御装置150へこの情報を送るための出力処理部130とを有する。   In the sensor control apparatus 100, the control circuit 110 supplies a minute current Icp to the electromotive force cell 165 of the gas sensor element 160, and the control resistor 120 that controls the pump cell current Ip, and the detection resistor Rd when the pump cell current Ip flows. And an output processing unit 130 for sending this information to the engine control device 150 using the detected voltage Vd generated at both ends of the output.

このうち制御部120には、起電力セル165に微少電流Icpを通電するための定電流源121、入力バッファ122、出力バッファ126、及び、PID制御回路123が含まれる。出力バッファ126は、端子COMの電位を一定(3.6V)に保持するようにして、端子IP+を介してポンプセル163に正負にわたるポンプセル電流Ipを流す。PID制御回路123は、入力バッファ122を介して接続したガスセンサ素子160の端子Vs+(制御回路110の端子VS+)の電位と、端子Vcentとの電位差が常に450mVとなるように、ポンプセル165に流すポンプセル電流Ipの大きさを決定するためのPID制御を行う。なお、PID制御回路123に導通する端子P1,P2,P3,Poutには、PID制御の定数を決定するためのコンデンサC1〜C3及び抵抗器R2〜R4がそれぞれ接続している。   Among these, the control unit 120 includes a constant current source 121 for supplying a minute current Icp to the electromotive force cell 165, an input buffer 122, an output buffer 126, and a PID control circuit 123. The output buffer 126 keeps the potential of the terminal COM constant (3.6 V) and causes the pump cell current Ip to flow in the pump cell 163 through the terminal IP + through the positive and negative. The PID control circuit 123 causes the pump cell to flow through the pump cell 165 so that the potential difference between the terminal Vs + of the gas sensor element 160 connected via the input buffer 122 (terminal VS + of the control circuit 110) and the terminal Vcent is always 450 mV. PID control is performed to determine the magnitude of the current Ip. Capacitors C1 to C3 and resistors R2 to R4 for determining PID control constants are connected to terminals P1, P2, P3, and Pout that are connected to the PID control circuit 123, respectively.

一方、検出抵抗器Rdは、図1に示すように、ポンプセル電流Ipが流れる電流路内に配置されているため、その両端には、ポンプセル電流Ipの大きさに応じた検知電圧Vd(V)が発生する。本実施形態では、検出抵抗器Rdの抵抗値を、Rd=300Ωとしてあるため、ポンプセル電流Ip(A)は、Ip=Vd/300の式によって求められる。また、検出抵抗器Rdの一端Rd1の電位(端子Vcentの電位)を第1検知電圧Vd1とし、検出抵抗器Rdの他端の電位(端子Poutの電位)を第2検知電圧Vd2としたとき、検知電圧Vdは、第1検知電圧Vd1と第2検知電圧Vd2との差分として与えられる(Vd=Vd1−Vd2)。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the detection resistor Rd is arranged in a current path through which the pump cell current Ip flows. Therefore, a detection voltage Vd (V) corresponding to the magnitude of the pump cell current Ip is provided at both ends thereof. Will occur. In the present embodiment, since the resistance value of the detection resistor Rd is Rd = 300Ω, the pump cell current Ip (A) is obtained by the equation of Ip = Vd / 300. When the potential of one end Rd1 of the detection resistor Rd (the potential of the terminal Vcent) is the first detection voltage Vd1, and the potential of the other end of the detection resistor Rd (the potential of the terminal Pout) is the second detection voltage Vd2, The detection voltage Vd is given as a difference between the first detection voltage Vd1 and the second detection voltage Vd2 (Vd = Vd1−Vd2).

一方、制御回路110のうち、出力処理部130は、バッファとして動作するオペアンプOP1,OP2と、差動増幅回路(差動増幅部)131と、スイッチSW1,SW2を有する。スイッチSW1,SW2は連動して動作するように構成されており、切り換えにより、オペアンプOP1,OP2の非反転入力端子に、第1検知電圧Vd1,第2検知電圧Vd2がそれぞれ入力される状態と、後述する第1基準電圧Vb1,第2基準電圧Vb2がそれぞれ入力される状態とを選択できる。
なお、スイッチSW1及びスイッチSW2を併せたものが、本発明の第1スイッチに相当する。
On the other hand, in the control circuit 110, the output processing unit 130 includes operational amplifiers OP1 and OP2 that operate as buffers, a differential amplification circuit (differential amplification unit) 131, and switches SW1 and SW2. The switches SW1 and SW2 are configured to operate in conjunction with each other, and by switching, the first detection voltage Vd1 and the second detection voltage Vd2 are respectively input to the non-inverting input terminals of the operational amplifiers OP1 and OP2. A state in which a first reference voltage Vb1 and a second reference voltage Vb2 to be described later are input can be selected.
A combination of the switch SW1 and the switch SW2 corresponds to the first switch of the present invention.

差動増幅回路131は、第1入力端132に入力された第1入力電圧Vi1と、第2入力端133に入力された第2入力電圧Vi2とを、所定の増幅率で差動増幅し、出力信号を端子VIPに向けて出力する。
差動増幅回路131のうち、オペアンプOP3及び抵抗器R5〜R10により差動増幅回路の基本形が構成され、その増幅率Gは、抵抗器R5〜R10により決定される。なお、各抵抗器の抵抗値は、R5=R7、R6=R8、R9=R10とされている。
また、オペアンプOP3の非反転入力端子には、バッファとして動作するオペアンプOP4及び抵抗器R10を介して所定の基準オフセット電圧Voffが加えられている。この基準オフセット電圧Voffは、差動増幅回路131から出力される出力信号の基準電圧を定めるものである。
かくして、この差動増幅回路131のうち、オペアンプOP3の非反転入力端子(+端子)には、抵抗器R5,R6を介して第1入力電圧Vi1、及び、基準オフセット電圧Voffが加えられる。一方、オペアンプOP3の反転入力端子(−端子)には、抵抗器R7,R8を介して第2入力電圧Vi2、及び、帰還抵抗器R9を介してオペアンプOP3自身の出力が負帰還入力される。
The differential amplifier circuit 131 differentially amplifies the first input voltage Vi1 input to the first input terminal 132 and the second input voltage Vi2 input to the second input terminal 133 with a predetermined amplification factor, An output signal is output toward the terminal VIP.
In the differential amplifier circuit 131, the operational amplifier OP3 and the resistors R5 to R10 form a basic form of the differential amplifier circuit, and the amplification factor G is determined by the resistors R5 to R10. The resistance values of the resistors are R5 = R7, R6 = R8, and R9 = R10.
A predetermined reference offset voltage Voff is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP3 via the operational amplifier OP4 that operates as a buffer and the resistor R10. This reference offset voltage Voff determines the reference voltage of the output signal output from the differential amplifier circuit 131.
Thus, in the differential amplifier circuit 131, the first input voltage Vi1 and the reference offset voltage Voff are applied to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the operational amplifier OP3 via the resistors R5 and R6. On the other hand, to the inverting input terminal (− terminal) of the operational amplifier OP3, the second input voltage Vi2 via the resistors R7 and R8 and the output of the operational amplifier OP3 itself via the feedback resistor R9 are negatively fed back.

このように構成した差動増幅回路131を用いると、第1,第2入力信号Vi1,Vi2に共通して含まれるコモンモードノイズを効果的に除去することができる。このため、ノイズの少ない適切な出力信号を端子VIPに向けて出力できる。
また、差動増幅回路131から出力される出力信号は、この基準オフセット電圧Voffにほぼ等しいオフセット電圧OFS(OFS≒Voff)を有した値となる。但し、この差動増幅回路131のオフセット電圧OFSは、オペアンプOP3の非反転入力端子に入力した基準オフセット電圧Voffとは必ずしも一致しない。オペアンプOP3自身がオフセット電圧を有している場合には、この値もオフセット電圧OFSに加えられるからである。
By using the differential amplifier circuit 131 configured as described above, it is possible to effectively remove common mode noise included in common in the first and second input signals Vi1 and Vi2. For this reason, an appropriate output signal with less noise can be output to the terminal VIP.
The output signal output from the differential amplifier circuit 131 has a value having an offset voltage OFS (OFS≈Voff) substantially equal to the reference offset voltage Voff. However, the offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131 does not necessarily match the reference offset voltage Voff input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP3. This is because when the operational amplifier OP3 itself has an offset voltage, this value is also added to the offset voltage OFS.

本実施形態の差動増幅回路131は、具体的には、増幅率G=4.5、基準オフセット電圧Voff=2.3V≒OFSとされている。従って、スイッチSW1,SW2を切り換えて、第1,第2検知電圧Vd1,Vd2を第1,第2入力信号Vi1,Vi2とした場合、前述したように検出抵抗器Rdの抵抗値は300Ωであるので、ポンプセル電流Ip(A)と、出力信号である濃度信号SC(V)との関係は以下の式で表される。
SC(V)=(Vd1−Vd2)×G+OFS …(式1)
=Ip×300×G+OFS …(式2)
=Ip×300×4.5+2.3
このように、ポンプセル電流Ipの変化に応じて、差動増幅回路131から出力される濃度信号SCは、ポンプセル電流Ipと一次関数の関係となる。
Specifically, the differential amplifier circuit 131 of this embodiment has an amplification factor G = 4.5 and a reference offset voltage Voff = 2.3 V≈OFS. Therefore, when the switches SW1 and SW2 are switched and the first and second detection voltages Vd1 and Vd2 are the first and second input signals Vi1 and Vi2, the resistance value of the detection resistor Rd is 300Ω as described above. Therefore, the relationship between the pump cell current Ip (A) and the concentration signal SC (V) that is the output signal is expressed by the following equation.
SC (V) = (Vd1−Vd2) × G + OFS (Formula 1)
= Ip × 300 × G + OFS (Formula 2)
= Ip × 300 × 4.5 + 2.3
Thus, the concentration signal SC output from the differential amplifier circuit 131 has a linear function relationship with the pump cell current Ip in accordance with the change in the pump cell current Ip.

差動増幅回路131から出力された濃度信号SCは、制御回路110(センサ制御装置100)の端子VIPから出力されてエンジン制御装置150の端子ADに入力される。エンジン制御装置150では、濃度信号SCをA/D変換器151によりデジタル値に変換し、CPU153によって所定の処理が行われ、ポンプセル電流Ipあるいはこれに対応する値を求め、排気ガス中の酸素濃度(空燃比)を検知する。そして、得られた酸素濃度(空燃比)を用いて、燃料噴射制御などのエンジン制御を行う。   The concentration signal SC output from the differential amplifier circuit 131 is output from the terminal VIP of the control circuit 110 (sensor control device 100) and input to the terminal AD of the engine control device 150. In the engine control device 150, the concentration signal SC is converted into a digital value by the A / D converter 151, a predetermined process is performed by the CPU 153, the pump cell current Ip or a value corresponding thereto is obtained, and the oxygen concentration in the exhaust gas (Air-fuel ratio) is detected. Then, engine control such as fuel injection control is performed using the obtained oxygen concentration (air-fuel ratio).

さらに、この差動増幅回路131には、オペアンプOP3の非反転入力端子に直列に接続されている抵抗器R5とR6との間のノード134Aと、反転入力端子に直列に接続されている抵抗器R7とR8との間のノード134Bとを短絡させる短絡路134を有しており、スイッチSW3は、この短絡路134を開閉する。
このスイッチSW3は、差動増幅回路131から濃度信号SCを出力させる場合、及び後述する基準増幅信号SGを出力させる場合には、オフとされている、即ち、短絡路134を開路している。
Further, the differential amplifier circuit 131 includes a node 134A between resistors R5 and R6 connected in series to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP3, and a resistor connected in series to the inverting input terminal. A short circuit 134 that short-circuits the node 134B between R7 and R8 is provided, and the switch SW3 opens and closes the short circuit 134.
The switch SW3 is turned off when the concentration signal SC is output from the differential amplifier circuit 131 and when a reference amplification signal SG described later is output, that is, the short circuit 134 is opened.

ついで、スイッチSW3がオン、即ち、短絡路134が閉路されノード134Aとノード134Bとの間が短絡された場合(オフセットキャリブレーション時)について説明する。
スイッチSW3がオンとされると、抵抗器R5とR6との間のノード134Aと、抵抗器R7とR8との間のノード134Bとが短絡、即ち、第1,第2入力端132,133の第1,第2入力電圧Vi1,Vi2が異なる値であっても、ノード134Aとノード134Bの電位が強制的に同電位とされる。従って、スイッチSW3がオンとされると、実質的に、第1,第2入力端132,133の第1,第2入力電圧Vi1,Vi2に同じ入力を加えたのと同じことになる。従って、この差動増幅回路131からは、第1,第2入力電圧Vi1,Vi2とは関係せず、差動増幅回路131のオフセット電圧OFSのみを含む出力信号(オフセット検知信号)SOが端子VIPに向けて出力される。
Next, the case where the switch SW3 is turned on, that is, the short circuit 134 is closed and the node 134A and the node 134B are short-circuited (during offset calibration) will be described.
When the switch SW3 is turned on, the node 134A between the resistors R5 and R6 and the node 134B between the resistors R7 and R8 are short-circuited, that is, the first and second input terminals 132 and 133 are connected. Even if the first and second input voltages Vi1 and Vi2 have different values, the potentials of the node 134A and the node 134B are forcibly set to the same potential. Accordingly, when the switch SW3 is turned on, it is substantially the same as adding the same input to the first and second input voltages Vi1 and Vi2 of the first and second input terminals 132 and 133. Therefore, from the differential amplifier circuit 131, the output signal (offset detection signal) SO including only the offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131 is not related to the first and second input voltages Vi1 and Vi2, and is supplied to the terminal VIP. Is output toward.

なお、本実施形態の差動増幅回路131では、ノード134A及びノード134Bよりも前段側(図1中左側)には、抵抗器R5,R7が設けられている。このため、オペアンプOP1,OP2(バッファ)から、互いに異なる値の第1,第2入力電圧Vi1,Vi2が出力されていても、抵抗器R5,短絡路134,抵抗器R7を通じて流れるオペアンプOP1,OP2からの出力電流(短絡電流)は、抵抗器R5,R7によりその大きさが制限されるため、不具合を生じることがない。
また、このスイッチSW3は、本発明の第2スイッチに相当する。
In the differential amplifier circuit 131 of the present embodiment, resistors R5 and R7 are provided on the upstream side of the node 134A and the node 134B (left side in FIG. 1). For this reason, even if the first and second input voltages Vi1 and Vi2 having different values are output from the operational amplifiers OP1 and OP2 (buffers), the operational amplifiers OP1 and OP2 that flow through the resistor R5, the short circuit 134, and the resistor R7. Since the magnitude of the output current (short-circuit current) is limited by the resistors R5 and R7, there is no problem.
The switch SW3 corresponds to the second switch of the present invention.

前述したように、スイッチSW3をオンとすることで、差動増幅回路131からは、オフセット検知信号SOが出力される。このオフセット検知信号電圧SOは、制御回路110(センサ制御装置100)の端子VIPを介して、エンジン制御装置150の端子ADに入力され、A/D変換器151によりデジタル値に変換され、CPU153によって処理される。前述したように、オフセット検知信号SOは、差動増幅回路131のオフセット電圧OFSのみを含む出力信号であるから、このオフセット検知信号SOから、スイッチSW3がオンした時点における差動増幅回路131のオフセット電圧OFSを検知できる。   As described above, the offset detection signal SO is output from the differential amplifier circuit 131 by turning on the switch SW3. The offset detection signal voltage SO is input to the terminal AD of the engine control device 150 via the terminal VIP of the control circuit 110 (sensor control device 100), converted into a digital value by the A / D converter 151, and then by the CPU 153. It is processed. As described above, since the offset detection signal SO is an output signal including only the offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131, the offset of the differential amplifier circuit 131 at the time when the switch SW3 is turned on from the offset detection signal SO. The voltage OFS can be detected.

一般に、差動増幅回路の出力信号に含まれるオフセット電圧は、必ずしも一定ではなく、各個体によるバラツキを有する。また、周囲の温度変化による温度特性や経時劣化に起因して変化する。本実施形態においては、基準オフセット電圧Voffを発生する電源の温度特性や経時的変化、オペアンプOP3の特性バラツキや温度特性、経時変化、抵抗器R5〜R10の抵抗値のバラツキや温度特性、経時変化などによっても、差動増幅回路131のオフセット電圧OFSは異なった値となる。つまり、オフセット電圧OFSは、各個体毎にバラツキを有するほか、時間とともに変化する。   In general, the offset voltage included in the output signal of the differential amplifier circuit is not necessarily constant and varies depending on each individual. Further, it changes due to temperature characteristics due to ambient temperature changes and deterioration with time. In the present embodiment, the temperature characteristics and changes with time of the power source that generates the reference offset voltage Voff, the characteristics and temperature characteristics of the operational amplifier OP3, changes with time, the resistance values of resistors R5 to R10, the temperature characteristics, and changes with time. Also, the offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131 has a different value. That is, the offset voltage OFS has a variation for each individual and changes with time.

これに対し、本実施形態のガスセンサシステム10(センサ制御装置100)では、前述したように、スイッチSW3をオンとすることにより、オフセット検知信号SOから、各時点での差動増幅回路131のオフセット電圧OFSを検知できる。
従って、本実施形態のガスセンサシステム10(センサ制御装置100)では、適切な時期にスイッチSW3をオンとすることで、その時点での差動増幅回路131のオフセット電圧OFSを検知することができる。
そして、スイッチSW1,SW2を切り換えて、第1,第2検知電圧Vd1,Vd2を第1,第2入力信号Vi1,Vi2とし、差動増幅回路131から濃度信号SCを出力させる。そこで、前述の式2:SC=Ip×300×G+OFSに、算出したオフセット電圧OFSを適用することにより、ポンプセル電流Ipを正確に求め、また、酸素濃度(空燃比)を正確に検知することができる。従って、より適切に燃料噴射制御などのエンジン制御を行うことができる。
On the other hand, in the gas sensor system 10 (sensor control device 100) of the present embodiment, as described above, by turning on the switch SW3, the offset of the differential amplifier circuit 131 at each time point from the offset detection signal SO. The voltage OFS can be detected.
Therefore, in the gas sensor system 10 (sensor control apparatus 100) of this embodiment, the offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131 at that time can be detected by turning on the switch SW3 at an appropriate time.
Then, the switches SW1 and SW2 are switched so that the first and second detection voltages Vd1 and Vd2 are the first and second input signals Vi1 and Vi2, and the concentration signal SC is output from the differential amplifier circuit 131. Therefore, by applying the calculated offset voltage OFS to the above-described equation 2: SC = Ip × 300 × G + OFS, the pump cell current Ip can be accurately obtained, and the oxygen concentration (air-fuel ratio) can be accurately detected. it can. Therefore, engine control such as fuel injection control can be performed more appropriately.

次に、基準電圧電源部140及びこれを用いた増幅率Gの検知について説明する。
基準電圧電源部140は、レギュレータ143と、この出力を分圧する基準抵抗器R11,R12とを有する。レギュレータ143は、エンジン制御装置150の端子VCCAに接続して駆動され、高精度の第1基準電圧Vb1を出力する。なお、本実施形態では、第1基準電圧Vb1は、5Vとしてある。この第1基準電圧Vb1は、制御回路110の端子CC5に入力され、さらに、スイッチSW1に接続している。
また、この第1基準電圧Vb1は、直接に接続された基準抵抗器R11,R12により分圧されており、これらの分圧点からは、4.5Vの第2基準電圧Vb2が得られる。この第2基準電圧Vb2は、制御回路110の端子G−VIPCALに入力され、さらに、スイッチSW2に接続している。
この基準電圧電源部140では、上述のように、第1基準電圧Vb1を基準抵抗器R11,R12で分圧して第2基準電圧Vb2を得ている。このようにすると、万一、レギュレータ143から出力される第1基準電圧Vb1が、何らかの理由で変動したとしても、その変動に伴って第2基準電圧Vb2も同方向に変動するので、これらの差電圧については、変動が抑制される。
Next, reference voltage power supply unit 140 and detection of amplification factor G using the same will be described.
The reference voltage power supply unit 140 includes a regulator 143 and reference resistors R11 and R12 that divide the output. The regulator 143 is driven by being connected to the terminal VCCA of the engine control device 150, and outputs the first reference voltage Vb1 with high accuracy. In the present embodiment, the first reference voltage Vb1 is 5V. The first reference voltage Vb1 is input to the terminal CC5 of the control circuit 110 and further connected to the switch SW1.
The first reference voltage Vb1 is divided by directly connected reference resistors R11 and R12, and a 4.5V second reference voltage Vb2 is obtained from these voltage dividing points. The second reference voltage Vb2 is input to the terminal G-VIPAL of the control circuit 110 and further connected to the switch SW2.
In the reference voltage power supply unit 140, as described above, the first reference voltage Vb1 is divided by the reference resistors R11 and R12 to obtain the second reference voltage Vb2. In this case, even if the first reference voltage Vb1 output from the regulator 143 changes for some reason, the second reference voltage Vb2 also changes in the same direction along with the change. For the voltage, the fluctuation is suppressed.

なお、基準電圧電源部140に含まれる基準抵抗器R11,R12の抵抗値は、差動増幅回路131に含まれ、この増幅率決定に関与する抵抗器R5〜R10に比して、高精度の抵抗器を用いている。具体的には、抵抗器R5〜R10の抵抗値の精度(狙いとする抵抗値に対するバラツキ度合い)が2〜3%程度であるのに対し、基準抵抗器R11,R12の抵抗値の精度は1%程度としてある。このため、基準抵抗器R11,R12に抵抗値のバラツキによる第1,第2基準電圧Vb1,Vb2の電圧値の精度よりも、抵抗器R5〜R10の抵抗値のバラツキによる差動増幅器131の増幅率Gのバラツキの方が大きい。
しかし、ゲインキャリブレーションにおいて、高精度の第1,第2基準電圧Vb1,Vb2を用いることにより、増幅率Gを差動増幅器131が本来有している増幅率Gのバラツキよりも高精度に測定することができるから、抵抗値のバラツキが相対的に大きい抵抗器R5〜R10を用いながら、濃度信号SCから高精度にポンプセル電流Ipや酸素濃度(空燃比)を検知することが可能となる。
Note that the resistance values of the reference resistors R11 and R12 included in the reference voltage power supply unit 140 are included in the differential amplifier circuit 131 and are more accurate than the resistors R5 to R10 involved in determining the amplification factor. A resistor is used. Specifically, the accuracy of the resistance values of the resistors R5 to R10 (the degree of variation with respect to the target resistance value) is about 2-3%, whereas the accuracy of the resistance values of the reference resistors R11 and R12 is 1. %. Therefore, the amplification of the differential amplifier 131 due to the variation of the resistance values of the resistors R5 to R10 rather than the accuracy of the voltage values of the first and second reference voltages Vb1 and Vb2 due to the variation of the resistance values of the reference resistors R11 and R12. The variation in rate G is greater.
However, in gain calibration, by using the first and second reference voltages Vb1 and Vb2 with high accuracy, the amplification factor G is measured with higher accuracy than the variation of the amplification factor G that the differential amplifier 131 originally has. Therefore, it is possible to detect the pump cell current Ip and the oxygen concentration (air-fuel ratio) with high accuracy from the concentration signal SC while using the resistors R5 to R10 having relatively large variations in resistance value.

図1から容易に理解できるように、スイッチSW1では、切り換えにより、第1検知電圧Vd1及び第1基準電圧Vb1のいずれかを選択して、第1入力電圧Vi1とすることができる。スイッチSW2では、切り換えにより、第2検知電圧Vd2及び第2基準電圧Vb2のいずれかを選択して、第2入力電圧Vi2とすることができる。
そこで、以下では、スイッチSW1,SW2を切り換えて、第1,第2基準電圧Vb1,Vb2を第1,第2入力電圧Vi1,Vi2とした場合(ゲインキャリブレーション時)について説明する。なお、スイッチSW3はオフとしておく。
As can be easily understood from FIG. 1, in the switch SW1, either the first detection voltage Vd1 or the first reference voltage Vb1 can be selected and set as the first input voltage Vi1 by switching. In the switch SW2, by switching, either the second detection voltage Vd2 or the second reference voltage Vb2 can be selected and set as the second input voltage Vi2.
Therefore, hereinafter, a case will be described in which the switches SW1 and SW2 are switched and the first and second reference voltages Vb1 and Vb2 are set to the first and second input voltages Vi1 and Vi2 (at the time of gain calibration). Note that the switch SW3 is turned off.

この場合、第1入力電圧Vi1として、Vi1=5.0Vが、第2入力信号Vi2として、Vi2=4.5Vが、差動増幅回路131に入力される。すると、差動増幅回路131からは、これら第1,第2基準電圧Vb1,Vb2の差分(0.5V)を差動増幅回路131で増幅した基準増幅信号SGが、端子VIPに向けて出力される。
第1,第2基準電圧Vb1,Vb2を第1,第2入力信号Vi1,Vi2とした場合、基準増幅信号SG(V)との関係は以下の式で表される。
SC(V)=(Vb1−Vb2)×G+OFS …(式3)
=0.5×G+OFS
この基準増幅信号SGは、制御回路110(センサ制御装置100)の端子VIPを介して、エンジン制御装置150の端子ADに入力され、A/D変換器151によりデジタル値に変換され、CPU153によって処理される。
前述したように、オフセット電圧OFSは、前述したようにスイッチSW3をオンとして求めておくことができる。また、第1,第2基準電圧Vb1,Vb2の値は既知であるから、この基準増幅信号SGから、その時点における差動増幅回路131の増幅率Gを検知できる。
In this case, Vi1 = 5.0V is input to the differential amplifier circuit 131 as the first input voltage Vi1, and Vi2 = 4.5V is input as the second input signal Vi2. Then, the differential amplification circuit 131 outputs a reference amplification signal SG obtained by amplifying the difference (0.5 V) between the first and second reference voltages Vb1 and Vb2 by the differential amplification circuit 131 toward the terminal VIP. The
When the first and second reference voltages Vb1 and Vb2 are the first and second input signals Vi1 and Vi2, the relationship with the reference amplification signal SG (V) is expressed by the following equation.
SC (V) = (Vb1−Vb2) × G + OFS (Formula 3)
= 0.5 x G + OFS
The reference amplification signal SG is input to the terminal AD of the engine control device 150 via the terminal VIP of the control circuit 110 (sensor control device 100), converted into a digital value by the A / D converter 151, and processed by the CPU 153. Is done.
As described above, the offset voltage OFS can be obtained by turning on the switch SW3 as described above. Since the values of the first and second reference voltages Vb1 and Vb2 are known, the amplification factor G of the differential amplifier circuit 131 at that time can be detected from the reference amplification signal SG.

一般に、差動増幅回路の増幅率は、必ずしも一定ではなく、各個体によるバラツキを有する。また、周囲の温度変化による温度特性や経時劣化に起因して変化する。本実施形態においては、基準オフセット電圧Voffを発生する電源の温度特性や経時的変化、オペアンプOP3の特性バラツキや温度特性、経時変化、抵抗器R5〜R10の抵抗値のバラツキや温度特性、経時変化などによっても、差動増幅回路131の増幅率Gは異なった値となる。つまり、増幅率Gは、各個体毎にバラツキを有するほか、時間とともに変化する。   In general, the amplification factor of the differential amplifier circuit is not necessarily constant and varies depending on each individual. Further, it changes due to temperature characteristics due to ambient temperature changes and deterioration with time. In the present embodiment, the temperature characteristics and changes with time of the power source that generates the reference offset voltage Voff, the characteristics and temperature characteristics of the operational amplifier OP3, changes with time, the resistance values of resistors R5 to R10, the temperature characteristics, and changes with time. Also, the amplification factor G of the differential amplifier circuit 131 has a different value. That is, the amplification factor G varies with time and varies with time.

これに対し、本実施形態のガスセンサシステム10(センサ制御装置100)では、前述したように、スイッチSW3をオンとすることにより、オフセット検知信号SOから、各時点での差動増幅回路131のオフセット電圧OFSを検知できる。さらに、スイッチSW3がオフの状態で、スイッチSW1,SW2を切り換えて、第1,第2基準電圧Vb1,Vb2を差動増幅回路131に入力することにより、基準増幅信号SGから、各時点での差動増幅回路131の増幅率Gを検知できる。
従って、本実施形態のガスセンサシステム10(センサ制御装置100)では、適切な時期にスイッチSW1,SW2を切り換えることで、その時点での差動増幅回路131の増幅率Gを検知することができる。
そして、スイッチSW1,SW2を切り換えて、第1,第2検知電圧Vd1,Vd2を第1,第2入力信号Vi1,Vi2とし、差動増幅回路131から濃度信号SCを出力させる。そこで、前述の式2:SC=Ip×300×G+OFSに、算出したオフセット電圧OFS及び増幅率Gを適用することにより、ポンプセル電流Ipを更に正確に求め、酸素濃度(空燃比)を更に正確に検知することができる。従って、さらに適切に燃料噴射制御などのエンジン制御を行うことができる。
On the other hand, in the gas sensor system 10 (sensor control device 100) of the present embodiment, as described above, by turning on the switch SW3, the offset of the differential amplifier circuit 131 at each time point from the offset detection signal SO. The voltage OFS can be detected. Further, the switches SW1 and SW2 are switched while the switch SW3 is off, and the first and second reference voltages Vb1 and Vb2 are input to the differential amplifier circuit 131. The amplification factor G of the differential amplifier circuit 131 can be detected.
Therefore, in the gas sensor system 10 (sensor control device 100) of the present embodiment, the gain G of the differential amplifier circuit 131 at that time can be detected by switching the switches SW1 and SW2 at an appropriate time.
Then, the switches SW1 and SW2 are switched so that the first and second detection voltages Vd1 and Vd2 are the first and second input signals Vi1 and Vi2, and the concentration signal SC is output from the differential amplifier circuit 131. Therefore, by applying the calculated offset voltage OFS and amplification factor G to the above-described equation 2: SC = Ip × 300 × G + OFS, the pump cell current Ip is obtained more accurately, and the oxygen concentration (air-fuel ratio) is more accurately obtained. Can be detected. Therefore, engine control such as fuel injection control can be performed more appropriately.

なお、本実施形態では、オフセット電圧OFSは、前述したようにスイッチSW3をオンとすることで求めることができる。しかし、スイッチSW3及び短絡路134を設けない場合、あるいは、オフセット電圧OFSが基準オフセット電圧Voffとほぼ等しいと考えられる場合には、別途、オフセット電圧OFSを求めることなく、これに代えて、基準オフセット電圧Voffを用いて、増幅率Gを求め、あるいは、濃度信号SCから、ポンプセル電流Ipや酸素濃度(空燃比)を検知することもできる。   In the present embodiment, the offset voltage OFS can be obtained by turning on the switch SW3 as described above. However, when the switch SW3 and the short circuit 134 are not provided, or when the offset voltage OFS is considered to be substantially equal to the reference offset voltage Voff, the reference offset voltage OFS is not obtained separately, and instead, the reference offset Using the voltage Voff, the amplification factor G can be obtained, or the pump cell current Ip and the oxygen concentration (air-fuel ratio) can be detected from the concentration signal SC.

なお、スイッチSW1〜SW3は、エンジン制御装置150のCPU153において実行される制御プログラムに応じて、エンジン制御装置150の通信出力端子である端子CTから、制御回路110の通信入力端子である端子CIを通じて入力される指示入力により、切り換え制御される。   The switches SW1 to SW3 are switched from a terminal CT that is a communication output terminal of the engine control device 150 through a terminal CI that is a communication input terminal of the control circuit 110 in accordance with a control program executed by the CPU 153 of the engine control device 150. Switching is controlled according to the input instruction.

次いで、ガスセンサシステム10及びセンサ制御装置100の具体的な制御方法について、図2〜図5に示すフローチャートに基づいて説明する。
自動車のキーがオン状態となると、ガスセンサシステム10及びセンサ制御装置100の制御が開始される。まず、ステップS1において、エンジン制御装置150の初期化を行う。具体的には、各フラグや各数値を初期化すると共に、スイッチSW1〜SW3をオフ状態にする。この段階では、ポンプセル163には、まだポンプセル電流(検知電流)Ipを流さない(Ip=0)。ガスセンサ素子160がまだ十分に暖まっていない(活性化していない)からである。
Next, specific control methods of the gas sensor system 10 and the sensor control device 100 will be described based on the flowcharts shown in FIGS.
When the car key is turned on, control of the gas sensor system 10 and the sensor control device 100 is started. First, in step S1, the engine control device 150 is initialized. Specifically, each flag and each numerical value are initialized, and the switches SW1 to SW3 are turned off. At this stage, the pump cell current (detection current) Ip is not yet flown through the pump cell 163 (Ip = 0). This is because the gas sensor element 160 is not yet sufficiently warmed (not activated).

次に、ステップS2のサブルーチン(図3参照)に進み、ガスセンサ素子160の活性化前におけるオフセットキャリブレーション(オフセット検知ステップ)を行う。
まず、ステップS21において、スイッチSW3をオン状態とする。具体的には、エンジン制御装置150から、端子CTを通じて、センサ制御装置100の差動増幅回路131におけるスイッチSW3をオンとし、短絡路134を短絡させる。これにより、前述したように、差動増幅回路131からオフセット検知信号SOが出力されるから、A/D変換器151を用いてこれをエンジン制御装置150で取得する(ステップS22)。なお、このステップが、センサ制御装置の制御方法におけるオフセット信号出力ステップに相当する。
Next, the process proceeds to a subroutine of step S2 (see FIG. 3), and offset calibration (offset detection step) before activation of the gas sensor element 160 is performed.
First, in step S21, the switch SW3 is turned on. Specifically, the switch SW3 in the differential amplifier circuit 131 of the sensor control device 100 is turned on from the engine control device 150 through the terminal CT, and the short circuit 134 is short-circuited. As a result, as described above, the offset detection signal SO is output from the differential amplifier circuit 131, and is acquired by the engine control device 150 using the A / D converter 151 (step S22). This step corresponds to an offset signal output step in the control method of the sensor control device.

ついで、ステップS23において、前述の式2等を用い、差動増幅回路131のオフセット電圧OFSを算出し、所定の場所に記憶(更新)する。その後、ステップS24において、エンジン制御装置150から、端子CTを通じて、センサ制御装置100の差動増幅回路131におけるスイッチSW3をオフとし、短絡路134を開路させ、メインルーチンに戻る。このようにして、このガスセンサ素子160の活性化前の段階における、差動増幅回路131のオフセット電圧OFSを取得、更新する。   In step S23, the offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131 is calculated using the above-described equation 2 and the like, and stored (updated) in a predetermined location. Thereafter, in step S24, the switch SW3 in the differential amplifier circuit 131 of the sensor control apparatus 100 is turned off from the engine control apparatus 150 through the terminal CT, the short circuit 134 is opened, and the process returns to the main routine. In this manner, the offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131 is acquired and updated before the gas sensor element 160 is activated.

次に、ステップS3のサブルーチン(図4参照)に進み、ガスセンサ素子160の活性化前のゲインキャリブレーション(増幅率検知ステップ)を行う。
まず、ステップS31において、スイッチSW1を制御回路100の端子CC5側に切り換え、スイッチSW2を端子G−VIPCAL側に切り換える。即ち、第1,第2基準電圧Vb1,Vb2を第1,第2入力電圧Vi1,Vi2とする。具体的には、エンジン制御装置150から、端子CTを通じて、センサ制御装置100の差動増幅回路131におけるスイッチSW1,SW2を切り換える。これにより、前述したように、差動増幅回路131から基準増幅信号SGが出力されるから、A/D変換器151を用いてこれをエンジン制御装置150で取得する(ステップS32)。なお、このステップが、センサ制御装置の制御方法における基準信号出力ステップに相当する。
Next, the process proceeds to a subroutine of step S3 (see FIG. 4), and gain calibration (amplification factor detection step) before activation of the gas sensor element 160 is performed.
First, in step S31, the switch SW1 is switched to the terminal CC5 side of the control circuit 100, and the switch SW2 is switched to the terminal G-VIPAL side. That is, the first and second reference voltages Vb1 and Vb2 are set as the first and second input voltages Vi1 and Vi2. Specifically, the switches SW1 and SW2 in the differential amplifier circuit 131 of the sensor control device 100 are switched from the engine control device 150 through the terminal CT. Thus, as described above, the reference amplification signal SG is output from the differential amplifier circuit 131, and is acquired by the engine control device 150 using the A / D converter 151 (step S32). This step corresponds to a reference signal output step in the control method of the sensor control device.

ついで、ステップS33において、前述の式2等を用い、差動増幅回路131の増幅率Gを算出し、所定の場所に記憶(更新)する。その後、ステップS34において、スイッチSW1を制御回路100の端子Vcent側に切り換え、スイッチSW2を端子Pout側に切り換える。即ち、第1,第2検知電圧Vd1,Vd2を第1,第2入力電圧Vi1,Vi2とする。具体的には、エンジン制御装置150から、端子CTを通じて、センサ制御装置100の差動増幅回路131におけるスイッチSW1,SW2を切り換える。その後、メインルーチンに戻る。このようにして、このガスセンサ素子160の活性化前の段階における、差動増幅回路131の増幅率Gを取得、更新する。   In step S33, the amplification factor G of the differential amplifier circuit 131 is calculated using the above-described equation 2 and the like, and stored (updated) in a predetermined location. Thereafter, in step S34, the switch SW1 is switched to the terminal Vcent side of the control circuit 100, and the switch SW2 is switched to the terminal Pout side. That is, the first and second detection voltages Vd1 and Vd2 are set as the first and second input voltages Vi1 and Vi2. Specifically, the switches SW1 and SW2 in the differential amplifier circuit 131 of the sensor control device 100 are switched from the engine control device 150 through the terminal CT. Thereafter, the process returns to the main routine. In this way, the gain G of the differential amplifier circuit 131 is acquired and updated in the stage before the activation of the gas sensor element 160.

次に、ステップS4に進み、ガスセンサ素子160が活性化したか否かを判断する。これの判断手法として、本実施形態では、起電力セル165の内部インピーダンスを検知するインピーダンス検出回路(図示しない)を別途設け、この内部インピーダンスの大きさから活性化したか否かを判断した。起電力セル165の内部インピーダンスを検知する手法については、特許第3645665号公報にて公知であるため、ここでの詳述は省略する。
このステップS4において、NO、即ち、ガスセンサ素子が、まだ活性化していないと判断された場合には、ガスセンサ素子160が活性化する(Yesとなる)まで、このステップS2〜S4を繰り返す。ガスセンサ素子160を活性化させる段階で、ガスセンサ素子160の温度も大きく上昇するが、センサ制御装置100(制御回路110)の温度も大きく変化する場合が多い。従って、ガスセンサ素子160が活性化したと判断された直後にも、適切なオフセット電圧OFS及び増幅率Gを用いて、適切にポンプセル電流Ipや酸素濃度(空燃比)を計測できるよう、これらを最新の値に更新しておくのが好ましいからである。
Next, it progresses to step S4 and it is judged whether the gas sensor element 160 was activated. As a method for determining this, in the present embodiment, an impedance detection circuit (not shown) for detecting the internal impedance of the electromotive force cell 165 is separately provided, and it is determined whether or not the impedance is activated based on the size of the internal impedance. Since the technique for detecting the internal impedance of the electromotive force cell 165 is known in Japanese Patent No. 3645665, detailed description thereof is omitted here.
If NO in step S4, that is, if it is determined that the gas sensor element has not yet been activated, steps S2 to S4 are repeated until the gas sensor element 160 is activated (Yes). At the stage of activating the gas sensor element 160, the temperature of the gas sensor element 160 also rises greatly, but the temperature of the sensor control device 100 (control circuit 110) often changes greatly. Therefore, immediately after it is determined that the gas sensor element 160 is activated, these are updated so that the pump cell current Ip and the oxygen concentration (air-fuel ratio) can be appropriately measured using the appropriate offset voltage OFS and the amplification factor G. This is because it is preferable to update the value to.

一方、ステップS4において、YES(活性化した)と判断された場合には、ステップS5に進み、タイマをスタートさせる。
次に、ステップSBに進み、10msec経過したか否かを判断する。このステップSBにおいて、NO、即ち、10msec経過していない場合には、10msec経過するまでこのステップSBを繰り返す。一方、10msec経過し、YESと判断された場合には、次のステップS6に進む。なお、ここで判断する経過時間は、タイマの計測時間とは関係しない。
ステップS6では、差動増幅回路131に第1,第2検知電圧Vd1,Vd2を入力し、濃度信号SCを出力させ、A/D変換器151を用いてこれをエンジン制御装置150で取得する。なお、このステップが、センサ制御装置の制御方法における濃度信号出力ステップに相当する。
On the other hand, if it is determined as YES (activated) in step S4, the process proceeds to step S5 and the timer is started.
Next, proceeding to step SB, it is determined whether 10 msec has elapsed. In this step SB, NO, that is, if 10 msec has not elapsed, this step SB is repeated until 10 msec elapses. On the other hand, if 10 msec elapses and the determination is YES, the process proceeds to the next step S6. The elapsed time determined here is not related to the measurement time of the timer.
In step S <b> 6, the first and second detection voltages Vd <b> 1 and Vd <b> 2 are input to the differential amplifier circuit 131, the concentration signal SC is output, and this is acquired by the engine control device 150 using the A / D converter 151. This step corresponds to the concentration signal output step in the control method of the sensor control device.

次に、ステップS7に進む。ステップS7では、タイマが所定時間を経過したか否かを判断する。この所定時間は、どの程度の頻度で定期的にオフセットキャリブレーション(ステップS2)及びゲインキャリブレーション(ステップS3)を行うかを決めるもので、本実施形態では、5秒間とした。   Next, the process proceeds to step S7. In step S7, it is determined whether or not the timer has passed a predetermined time. The predetermined time is determined by how often the offset calibration (step S2) and the gain calibration (step S3) are periodically performed, and is set to 5 seconds in the present embodiment.

ステップS7でNOと判断された場合には、ステップS8(図5参照)のサブルーチンに進み、酸素濃度(空燃比)の検知(濃度情報検知ステップ)を行う。
具体的には、まず、ステップS81において、すでに取得記憶してある差動増幅回路131の増幅率G及びオフセット電圧OFSを用いて、前述の式2等を用い、ポンプセル電流Ipを算出する。このポンプセル電流Ipは、近時に取得した増幅率G及びオフセット電圧OFSを用いて算出するので、予め与えられた設計値としての増幅率やオフセット電圧を用いる場合に比して、増幅率G及びオフセット電圧OFSのバラツキや変化を反映することができ、より正確にポンプセル電流Ipを算出することができる。
ついで、ステップS82において、ポンプセル電流Ipを用いて、排気ガス中の酸素濃度(空燃比)を検知する。ここでも、正確なポンプセル電流Ipを用いたことから、排気ガス中の酸素濃度(空燃比)をより正確に検知することができる。その後、メインルーチンに戻る。
If NO is determined in step S7, the process proceeds to a subroutine of step S8 (see FIG. 5) to detect the oxygen concentration (air-fuel ratio) (concentration information detection step).
Specifically, first, in step S81, the pump cell current Ip is calculated using the above-described equation 2 and the like using the gain G and the offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131 that has already been acquired and stored. The pump cell current Ip is calculated using the gain G and the offset voltage OFS acquired recently, so that the gain G and the offset are compared with the case where the gain or offset voltage as a design value given in advance is used. Variations and changes in the voltage OFS can be reflected, and the pump cell current Ip can be calculated more accurately.
In step S82, the pump cell current Ip is used to detect the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas. Again, since the accurate pump cell current Ip is used, the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas can be detected more accurately. Thereafter, the process returns to the main routine.

続いて、ステップS9において、得られた酸素濃度(空燃比)を用いて、エンジンの燃料制御(空燃比制御)等の制御を行い、ステップSBに戻る。かくして、10msecの経過(ステップSB)、濃度信号SCの取得(ステップS6)と、酸素濃度(空燃比)の検知(ステップS8)、エンジンの燃料制御(空燃比制御、ステップS9)を、ステップS7でYesと判断されるまで、繰り返し行う。このようにして、正確な酸素濃度(空燃比)に基づいて、より適切なエンジンの燃料制御等を行うことができる。
なお、ステップS81において、数値処理の関係で、ポンプセル電流Ipそのものの値ではなく、ポンプセル電流Ipに対応する値を算出し、ステップS82において、これを用いて、排気ガス中の酸素濃度(空燃比)を検知しても良い。また、ステップS82において、排気ガス中の酸素濃度(空燃比)そのものの値ではなく、これに対応する値を検知し、ステップS9において、これを用いて、エンジンの燃料制御(空燃比制御)を行っても良い。
Subsequently, in step S9, control such as engine fuel control (air-fuel ratio control) is performed using the obtained oxygen concentration (air-fuel ratio), and the process returns to step SB. Thus, the passage of 10 msec (step SB), acquisition of the concentration signal SC (step S6), detection of the oxygen concentration (air-fuel ratio) (step S8), engine fuel control (air-fuel ratio control, step S9), step S7 Repeat until it is judged as Yes. In this manner, more appropriate engine fuel control or the like can be performed based on an accurate oxygen concentration (air-fuel ratio).
In step S81, not the value of the pump cell current Ip itself but a value corresponding to the pump cell current Ip is calculated in relation to numerical processing, and in step S82, this is used to calculate the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas. ) May be detected. In step S82, not the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas itself but the value corresponding thereto is detected, and in step S9, this is used to perform engine fuel control (air-fuel ratio control). You can go.

一方、ステップS7において、YES(所定時間経過)と判断された場合には、ステップS2のサブルーチン(図3参照)に進み、ガスセンサ素子160の活性化後のオフセットキャリブレーション(オフセット検知ステップ)を行い、当該時点における差動増幅回路131のオフセット電圧OFSを取得し、更新する。なお、ステップS2のオフセットキャリブレーション(オフセット検知ステップ)の内容は、すでに説明したので、説明を省略する。ステップS22が、センサ制御装置の制御方法におけるオフセット信号出力ステップに相当することも同様である。   On the other hand, if it is determined as YES (predetermined time has elapsed) in step S7, the process proceeds to a subroutine of step S2 (see FIG. 3) to perform offset calibration (offset detection step) after activation of the gas sensor element 160. The offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131 at that time is acquired and updated. Since the contents of the offset calibration (offset detection step) in step S2 have already been described, description thereof will be omitted. Similarly, step S22 corresponds to an offset signal output step in the control method of the sensor control device.

さらに、ステップS3のサブルーチン(図4参照)に進み、ガスセンサ素子160の活性化後のゲインキャリブレーション(増幅率検知ステップ)を行い、当該時点における差動増幅回路131の増幅率Gを取得し、更新する。なお、ステップS3のゲインキャリブレーション(増幅率検知ステップ)の内容は、すでに説明したので、説明を省略する。ステップS32が、センサ制御装置の制御方法における基準信号出力ステップに相当することも同様である。   Further, the process proceeds to a subroutine of step S3 (see FIG. 4), performs gain calibration (amplification factor detection step) after activation of the gas sensor element 160, and acquires the amplification factor G of the differential amplifier circuit 131 at the time point, Update. Since the contents of the gain calibration (amplification factor detection step) in step S3 have already been described, description thereof will be omitted. Similarly, step S32 corresponds to a reference signal output step in the control method of the sensor control device.

次に、ステップSAに進み、タイマを再びスタートさせる。その後は、前述したステップSBに戻り、ステップS7でYesと判断されるまで、10msecの経過(ステップSB)と、濃度信号SCの取得(ステップS6)と、酸素濃度(空燃比)の検知(ステップS8)と、エンジンの燃料制御(空燃比制御、ステップS9)とを繰り返し行う。   Next, the process proceeds to step SA and the timer is started again. Thereafter, the process returns to the above-described step SB, and 10 msec elapse (step SB), acquisition of the concentration signal SC (step S6), and detection of the oxygen concentration (air-fuel ratio) until it is determined Yes in step S7 (step SB). S8) and engine fuel control (air-fuel ratio control, step S9) are repeated.

以上で説明したように、本実施形態のガスセンサシステム10(センサ制御装置100)及びこれの制御方法では、たとえ差動増幅回路131の有するオフセット電圧OFSや増幅率Gが変動したとしても、スイッチSW1,SW2,SW3の切り換えにより、各時点における差動増幅回路131の有するオフセット電圧OFSや増幅率Gを取得し、ポンプセル電流Ipや酸素濃度(空燃比)を高精度に求めることができる。   As described above, in the gas sensor system 10 (sensor control apparatus 100) and the control method thereof according to the present embodiment, even if the offset voltage OFS and the amplification factor G of the differential amplifier circuit 131 change, the switch SW1. , SW2 and SW3 can be used to obtain the offset voltage OFS and amplification factor G of the differential amplifier circuit 131 at each time point, and to obtain the pump cell current Ip and oxygen concentration (air-fuel ratio) with high accuracy.

また、本実施形態のガスセンサシステム10(センサ制御装置100)及びこれの制御方法(酸素濃度測定方法)では、オフセットキャリブレーション(オフセット検知ステップ)及びゲインキャリブレーション(増幅率検知ステップ)を、まず、ガスセンサ素子160の活性化前の段階で行う。このようにすることで、ガスセンサ素子160が活性化した際には、予め取得したオフセット電圧OFSと増幅率Gに基づいて、正確な酸素濃度(空燃比)を直ちに取得できる。
また更に、オフセットキャリブレーション及びゲインキャリブレーションを、ガスセンサ素子160の活性化後、定期的にも行う。このようにすることで、オフセット電圧OFS及び増幅率Gが変動したとしても、その都度取得したオフセット電圧OFSと増幅率Gに基づき、酸素濃度(空燃比)を算出できるので、より正確な酸素濃度(空燃比)を取得できる。
In the gas sensor system 10 (sensor control device 100) and the control method (oxygen concentration measurement method) of the present embodiment, first, offset calibration (offset detection step) and gain calibration (amplification rate detection step) are performed. This is performed before the gas sensor element 160 is activated. In this way, when the gas sensor element 160 is activated, an accurate oxygen concentration (air-fuel ratio) can be immediately acquired based on the previously acquired offset voltage OFS and amplification factor G.
Furthermore, offset calibration and gain calibration are also performed periodically after the gas sensor element 160 is activated. In this way, even if the offset voltage OFS and the amplification factor G fluctuate, the oxygen concentration (air-fuel ratio) can be calculated based on the offset voltage OFS and the amplification factor G acquired each time. (Air-fuel ratio) can be acquired.

(変形形態1)
ついで、上述の実施形態についての第1の変形形態について、図6を参照して説明する。実施形態1で説明した制御方法(酸素濃度測定方法)では、ステップS5,SAにおいてタイマをスタートさせるとともに、ステップS7においてタイマが所定時間経過したか否かを検知し、定期的にオフセットキャリブレーション(S2)及びゲインキャリブレーション(S3)を行わせる。
これに対し、本変形形態1の制御方法(酸素濃度測定方法)では、オフセットキャリブレーション(S2)及びゲインキャリブレーション(S3)をして良い時期であり、かつ、これらをする必要があるときに、これらを行うように制御する。
従って、実施形態1と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略あるいは簡略化する。
(Modification 1)
Next, a first modification of the above embodiment will be described with reference to FIG. In the control method (oxygen concentration measurement method) described in the first embodiment, a timer is started in steps S5 and SA, and whether or not a predetermined time has elapsed in step S7 is detected, and offset calibration ( S2) and gain calibration (S3) are performed.
On the other hand, in the control method (oxygen concentration measurement method) of the first modification, it is time when offset calibration (S2) and gain calibration (S3) may be performed, and when it is necessary to perform these. Control to do these.
Therefore, the description will focus on the parts different from the first embodiment, and the description of the same parts will be omitted or simplified.

まず、ステップS1〜S4については、実施形態と同様である。
なお、ステップS2のオフセットキャリブレーション(オフセット検知ステップ)についてのサブルーチン、及びステップS3のゲインキャリブレーション(増幅率検知ステップ)についてのサブルーチンについても同様である。ステップS22が、センサ制御装置の制御方法におけるオフセット信号出力ステップに相当すること、及びステップS32が、センサ制御装置の制御方法における基準信号出力ステップに相当すことも同様である。
First, Steps S1 to S4 are the same as in the embodiment.
The same applies to the subroutine for the offset calibration (offset detection step) in step S2 and the subroutine for the gain calibration (amplification factor detection step) in step S3. Similarly, step S22 corresponds to an offset signal output step in the sensor control device control method, and step S32 corresponds to a reference signal output step in the sensor control device control method.

ついで、ステップS4でYesと判断されると、ステップS41に進み、キャリブレーションフラグをリセットする。このフラグについては後述する。
次に、ステップSBに進み、前述の実施形態と同様に、10msec経過したか否かを判断し、10msec経過した後に、次のステップS6に進む。
ステップS6では、前述の実施形態と同様、差動増幅回路131に第1,第2検知電圧Vd1,Vd2を入力し、濃度信号SCを出力させ、A/D変換器151を用いてこれをエンジン制御装置150で取得する。なお、このステップが、センサ制御装置の制御方法における濃度信号出力ステップに相当する。
If it is determined Yes in step S4, the process proceeds to step S41, and the calibration flag is reset. This flag will be described later.
Next, the process proceeds to step SB, and it is determined whether 10 msec has elapsed as in the above-described embodiment. After 10 msec has elapsed, the process proceeds to the next step S6.
In step S6, the first and second detection voltages Vd1 and Vd2 are input to the differential amplifier circuit 131 and the concentration signal SC is output to the differential amplifier circuit 131, as in the above-described embodiment. Obtained by the control device 150. This step corresponds to the concentration signal output step in the control method of the sensor control device.

さらに、ステップS42に進み、キャリブレーションフラグがセットされているか否かを判断する。ここで、No(セットされていない)と判断された場合には、前述の実施形態と同じステップS8,S9に進み、ステップS2,S3で取得したオフセット電圧OFS及び増幅率Gを用いて、ポンプセル電流Ip及び排気ガス中の酸素濃度(空燃比)を算出する。   In step S42, it is determined whether the calibration flag is set. Here, when it is determined No (not set), the process proceeds to the same steps S8 and S9 as in the above-described embodiment, and the pump cell is obtained using the offset voltage OFS and the amplification factor G acquired in steps S2 and S3. The current Ip and the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas are calculated.

さらに、ステップS44に進み、現在が、キャリブレーションが可能な期間であるか否かを判断する。キャリブレーションが可能な期間としては、具体的には、当該期間が、走行時において、運転者がアクセルを離し、エンジンには燃料が噴射されず、排気ガスの酸素濃度(空燃比)を測定する必要がない期間である(具体的には、フューエルカット時)など、ポンプセル電流Ip及び排気ガス中の酸素濃度(空燃比)を算出する必要が無く、スイッチSW1,SW2、あるいはSW3を切り換えて、オフセット電圧OFSや増幅率Gを測定しても、影響のない期間が挙げられる。
現在が、キャリブレーションが可能な期間である(Yes)と判断された場合には、ステップS45に進む。一方、現在はキャリブレーションが可能な期間ではない(No)と判断された場合には、ステップS45,S46をスキップして、ステップSBに戻る。
Further, the process proceeds to step S44, and it is determined whether or not the present is a period in which calibration is possible. Specifically, the period during which the calibration is possible is that during the traveling, the driver releases the accelerator, the fuel is not injected into the engine, and the oxygen concentration (air-fuel ratio) of the exhaust gas is measured. There is no need to calculate the pump cell current Ip and the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas, such as a period when it is not necessary (specifically at the time of fuel cut), and switch SW1, SW2 or SW3 is switched, Even if the offset voltage OFS or the amplification factor G is measured, a period without influence is mentioned.
If it is determined that the present time is a period during which calibration is possible (Yes), the process proceeds to step S45. On the other hand, if it is determined that the current calibration period is not possible (No), steps S45 and S46 are skipped and the process returns to step SB.

ステップS45では、さらに、キャリブレーションが必要な時期であるか否かについて判断する。キャリブレーションが必要な時期としては、前回のキャリブレーションから或る程度時間が経過している場合が挙げられる。また、あるいは何らかの理由で、差動増幅回路131の増幅率Gやオフセット電圧OFSの変動が疑われる場合も挙げられる。
キャリブレーションが必要な時期である(Yes)と判断された場合には、ステップS46に進む。一方、キャリブレーションが必要な時期ではない(No)と判断された場合には、ステップS46をスキップして、ステップSBに戻る。
In step S45, it is further determined whether or not it is time for calibration. The time when calibration is necessary includes a case where a certain amount of time has passed since the previous calibration. In addition, there may be a case where a change in the amplification factor G of the differential amplifier circuit 131 or the offset voltage OFS is suspected for some reason.
If it is determined that calibration is necessary (Yes), the process proceeds to step S46. On the other hand, if it is determined that calibration is not necessary (No), step S46 is skipped and the process returns to step SB.

ステップS46では、キャリブレーションフラグをセットし、その後ステップSBに戻る。このキャリブレーションフラグは、前述したステップS42において、セットされているか否かを判断したフラグである。   In step S46, a calibration flag is set, and then the process returns to step SB. This calibration flag is a flag that is determined in step S42 described above as to whether or not it is set.

一方、ステップS42で、Yes(セットされている)と判断された場合には、実施形態及びガスセンサ素子の活性化前と同じステップS2のサブルーチン(図3参照)に進む。ここで、ガスセンサ素子160の活性化後のオフセットキャリブレーション(オフセット検知ステップ)を行い、当該時点における差動増幅回路131のオフセット電圧OFSを取得し、更新する。なお、ステップS2のオフセットキャリブレーション(オフセット検知ステップ)の内容は、実施形態においてすでに説明したので、説明を省略する。ステップS22が、センサ制御装置の制御方法におけるオフセット信号出力ステップに相当することも同様である。   On the other hand, if it is determined as Yes (set) in step S42, the process proceeds to the same subroutine (see FIG. 3) of step S2 as in the embodiment and before the activation of the gas sensor element. Here, offset calibration (offset detection step) after activation of the gas sensor element 160 is performed, and the offset voltage OFS of the differential amplifier circuit 131 at that time is acquired and updated. Note that the details of the offset calibration (offset detection step) in step S2 have already been described in the embodiment, and thus description thereof will be omitted. Similarly, step S22 corresponds to an offset signal output step in the control method of the sensor control device.

さらに、ステップS3のサブルーチン(図4参照)に進み、ガスセンサ素子160の活性化後のゲインキャリブレーション(増幅率検知ステップ)を行い、当該時点における差動増幅回路131の増幅率Gを取得し、更新する。なお、ステップS3のゲインキャリブレーション(増幅率検知ステップ)の内容も、実施形態ですでに説明したので、説明を省略する。ステップS32が、センサ制御装置の制御方法における基準信号出力ステップに相当することも同様である。   Further, the process proceeds to a subroutine of step S3 (see FIG. 4), performs gain calibration (amplification factor detection step) after activation of the gas sensor element 160, and acquires the amplification factor G of the differential amplifier circuit 131 at the time point, Update. Since the contents of the gain calibration (amplification factor detection step) in step S3 have already been described in the embodiment, the description thereof will be omitted. Similarly, step S32 corresponds to a reference signal output step in the control method of the sensor control device.

次に、ステップS43に進み、キャリブレーションフラグをリセットする。その後は、前述したステップSBに戻る。したがって、再び、ステップS46でキャリブレーションフラグがセットされるまで、10msecの経過(ステップSB)と、濃度信号SCの取得(ステップS6)と、酸素濃度(空燃比)の検知(ステップS8)と、エンジンの燃料制御(空燃比制御、ステップS9)とを繰り返し行う。   In step S43, the calibration flag is reset. Thereafter, the process returns to step SB described above. Therefore, again, 10 msec has elapsed (step SB), the concentration signal SC is acquired (step S6), and the oxygen concentration (air-fuel ratio) is detected (step S8) until the calibration flag is set in step S46. The engine fuel control (air-fuel ratio control, step S9) is repeated.

(変形形態2)
次いで、実施形態の第2の変形形態について、図7を参照して説明する。
前述の実施形態においては、基準電圧電源部140において、2つの基準抵抗器R11,R12を用いて、第1,第2基準電圧Vb1,Vb2を得た。
これに対し、本変形形態2では、基準電圧電源部240において、基準電圧Vbを発生するレギュレータ243を用い、この基準電圧Vbを、直列に接続した3つの基準抵抗器R21,R22,R23で分圧した。そして、基準抵抗器R21とR22の間のノードを端子CC5に接続し、第1基準電圧Vb1を供給する。また、基準抵抗器R22とR23の間のノードを端子G−VIPCALに接続し、第2基準電圧Vb2を供給する。
この基準電圧電源部240でも、実施形態の基準電圧電源部140と同様、万一、レギュレータ243から出力される基準電圧Vbが変動したとしても、その変動に伴って、第1,第2基準電圧Vb1,Vb2も同方向に変動するので、第1基準電圧Vb1と第2基準電圧Vb2と差電圧については、変動が抑制されるから、基準電圧Vbの変動ほどには影響が少なくて済む利点がある。
(Modification 2)
Next, a second modification of the embodiment will be described with reference to FIG.
In the above-described embodiment, the reference voltage power supply unit 140 obtains the first and second reference voltages Vb1 and Vb2 using the two reference resistors R11 and R12.
In contrast, in the second modification, the reference voltage power supply unit 240 uses the regulator 243 that generates the reference voltage Vb, and the reference voltage Vb is divided by three reference resistors R21, R22, and R23 connected in series. Pressed. Then, the node between the reference resistors R21 and R22 is connected to the terminal CC5, and the first reference voltage Vb1 is supplied. Further, the node between the reference resistors R22 and R23 is connected to the terminal G-VIPAL to supply the second reference voltage Vb2.
Even in the reference voltage power supply unit 240, as in the case of the reference voltage power supply unit 140 of the embodiment, even if the reference voltage Vb output from the regulator 243 fluctuates, the first and second reference voltages are accompanied by the fluctuation. Since Vb1 and Vb2 also fluctuate in the same direction, the first reference voltage Vb1, the second reference voltage Vb2, and the difference voltage are suppressed from changing, so that there is an advantage that the influence is less affected as the reference voltage Vb changes. is there.

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態及び変形形態1,2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。
前述の実施形態では、ガスセンサ素子160が活性化した後には、タイマにより所定時間毎(定期的、本実施形態では5秒ごと)にオフセットキャリブレーション及びゲインキャリブレーションを行っている。しかしながら、差動増幅回路131を含む制御回路110等の周囲の温度変化は、たとえば、自動車を走行開始後、ある程度時間が経過すれば小さくなると考えられる。従って、状況に応じて、タイマの設定時間を変更するなど、オフセットキャリブレーション及びゲインキャリブレーションを定期的に行いつつも、キャリブレーションの間隔を適宜変更することもできる。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the first and second modifications, and can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. Needless to say, it can be done.
In the above-described embodiment, after the gas sensor element 160 is activated, offset calibration and gain calibration are performed every predetermined time (periodically, every 5 seconds in this embodiment) by a timer. However, it is considered that a change in the ambient temperature of the control circuit 110 including the differential amplifier circuit 131 becomes small if, for example, a certain amount of time elapses after the vehicle starts running. Accordingly, the calibration interval can be appropriately changed while performing offset calibration and gain calibration periodically, such as changing the set time of the timer according to the situation.

また、実施形態等では、キャリブレーション(ステップS2,S3)で得られた、各時点での実際の増幅率G及びオフセット電圧OFSそのものを用いて、酸素濃度(空燃比)を検知した例を示した。
しかしこのほか、本来得られるべき増幅率及びオフセット電圧(設計値としての増幅率及びオフセット電圧)を用いて、一旦、仮の酸素濃度(空燃比)を算出する。しかる後、キャリブレーション(ステップS2,S3)で得られた各時点での実際の増幅率G及びオフセット電圧OFSを用いて、算出した仮の酸素濃度(空燃比)を補正することで、実際の増幅率G及びオフセット電圧OFSを反映した、より正確な酸素濃度(空燃比)を得る手法を取ることもできる。
In the embodiment, an example is shown in which the oxygen concentration (air-fuel ratio) is detected by using the actual gain G and the offset voltage OFS itself obtained at calibration (steps S2 and S3). It was.
However, in addition to this, a temporary oxygen concentration (air-fuel ratio) is temporarily calculated using an amplification factor and an offset voltage that should be originally obtained (amplification factor and offset voltage as design values). Thereafter, the calculated temporary oxygen concentration (air-fuel ratio) is corrected by using the actual gain G and the offset voltage OFS at each time point obtained in the calibration (steps S2 and S3). A method of obtaining a more accurate oxygen concentration (air-fuel ratio) reflecting the amplification factor G and the offset voltage OFS can also be taken.

実施形態に係るセンサ制御装置及びガスセンサシステムの回路構成を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the circuit structure of the sensor control apparatus and gas sensor system which concern on embodiment. 実施形態に係るセンサ制御装置の制御及びガスセンサシステムの制御について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining control of the sensor control apparatus which concerns on embodiment, and control of a gas sensor system. オフセットキャリブレーションのサブルーチンについて説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the subroutine of offset calibration. ゲインキャリブレーションのサブルーチンについて説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the subroutine of gain calibration. 酸素濃度算出(空燃比算出)のサブルーチンについて説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the subroutine of oxygen concentration calculation (air-fuel ratio calculation). 実施形態に係るセンサ制御装置及びガスセンサシステムについての、変形形態1に係る制御について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control which concerns on the modification 1 about the sensor control apparatus and gas sensor system which concern on embodiment. 変形形態2に係る基準電圧電源部の回路構成を説明する回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of a reference voltage power supply unit according to modification 2.

符号の説明Explanation of symbols

10,20 ガスセンサシステム
100,200 センサ制御装置
110 制御回路(センサ制御装置)
VIP,CI,CC5,G−VIPCAL,IP+,Vcent,Pout,P1,P2,P3,Icp+ (制御回路の)端子
131 差動増幅回路(差動増幅部)
132 (差動増幅回路の)第1入力端
133 (差動増幅回路の)第2入力端
134 (ノード134A,134B間を短絡する)短絡路
134A ノード(第1入力抵抗器R6のうちオペアンプOP3とは逆側の端部)
134B ノード(第2入力抵抗器R8のうちオペアンプOP3とは逆側の端部)
OP1,OP2,OP3,OP4 オペアンプ
R9 帰還抵抗器(増幅率決定に関与する抵抗器)
R5,R6,R7,R8 抵抗器(増幅率決定に関与する抵抗器)
R6 抵抗器(第1入力抵抗器)
R8 抵抗器(第2入力抵抗器)
R5 抵抗器(第3入力抵抗器)
R7 抵抗器(第4入力抵抗器)
G (差動増幅回路の)増幅率
OFS (差動増幅回路の)オフセット出力電圧(オフセット電圧)
Vi1 第1入力電圧
Vi2 第2入力電圧
SW1,SW2 スイッチ(第1スイッチ)
SW3 スイッチ(第2スイッチ)
140,240 基準電圧電源部
Vb1 第1基準電圧
Vb2 第2基準電圧
SC 濃度信号
SG 基準増幅信号
SO オフセット検知信号
150 エンジン制御装置
160 ガスセンサ素子
Ip ポンプセル電流(検知電流)
Rd 検出抵抗器
Rd1 (検出抵抗器の)一端
Rd2 (検出抵抗器の)他端
Vd1 第1検知電圧
Vd2 第2検知電圧
10, 20 Gas sensor system 100, 200 Sensor control device 110 Control circuit (sensor control device)
VIP, CI, CC5, G-VIPAL, IP +, Vcent, Pout, P1, P2, P3, Icp + (control circuit) terminal 131 Differential amplifier (differential amplifier)
132 First input terminal 133 (for differential amplifier circuit) Second input terminal 134 (for differential amplifier circuit) Short circuit 134A (short circuit between nodes 134A and 134B) Node (operational amplifier OP3 of first input resistor R6) The opposite end)
134B node (the end of the second input resistor R8 opposite to the operational amplifier OP3)
OP1, OP2, OP3, OP4 Operational amplifier R9 Feedback resistor (resistor involved in gain determination)
R5, R6, R7, R8 resistors (resistors involved in gain determination)
R6 resistor (first input resistor)
R8 resistor (second input resistor)
R5 resistor (third input resistor)
R7 resistor (4th input resistor)
G Amplification factor OFS (differential amplifier circuit) Offset output voltage (offset voltage) (differential amplifier circuit)
Vi1 first input voltage Vi2 second input voltage SW1, SW2 switch (first switch)
SW3 switch (second switch)
140, 240 Reference voltage power supply unit Vb1 First reference voltage Vb2 Second reference voltage SC Concentration signal SG Reference amplification signal SO Offset detection signal 150 Engine control device 160 Gas sensor element Ip Pump cell current (detection current)
Rd detection resistor Rd1 (detection resistor) one end Rd2 (detection resistor) other end Vd1 first detection voltage Vd2 second detection voltage

Claims (13)

ガスセンサ素子を作動させて得た特定ガス成分の濃度に対応する検知電流を用いて、前記特定ガス成分の濃度に関連する濃度信号を出力するセンサ制御装置であって、
第1入力端に入力された第1入力電圧及び第2入力端に入力された第2入力電圧を差動増幅する差動増幅部と、
前記検知電流が流れる検出抵抗器の一端の第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記検出抵抗器の他端の第2検知電圧を前記第2入力電圧とする場合と、第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、第2基準電圧を前記第2入力電圧とする場合と、を切り換える第1スイッチと、
を備えるセンサ制御装置。
A sensor control device that outputs a concentration signal related to the concentration of the specific gas component using a detection current corresponding to the concentration of the specific gas component obtained by operating a gas sensor element,
A differential amplifier that differentially amplifies the first input voltage input to the first input terminal and the second input voltage input to the second input terminal;
A first reference voltage when a first detection voltage at one end of the detection resistor through which the detection current flows is the first input voltage, and a second detection voltage at the other end of the detection resistor is the second input voltage; A first switch for switching between the case where the first input voltage is used and the second reference voltage is the second input voltage;
A sensor control device comprising:
請求項1に記載のセンサ制御装置であって、
前記第1基準電圧及び前記第2基準電圧を出力する基準電圧電源部であって、
前記第1基準電圧を分圧抵抗器で分圧して前記第2基準電圧とする、または、
所定電圧をそれぞれ分圧抵抗器で分圧して前記第1基準電圧及び前記第2基準電圧とする
基準電圧電源部を備える
センサ制御装置。
The sensor control device according to claim 1,
A reference voltage power supply unit that outputs the first reference voltage and the second reference voltage;
The first reference voltage is divided by a voltage dividing resistor to be the second reference voltage, or
A sensor control device including a reference voltage power supply unit that divides a predetermined voltage by a voltage dividing resistor to obtain the first reference voltage and the second reference voltage.
請求項2に記載のセンサ制御装置であって、
前記分圧抵抗器の抵抗値の精度を、前記差動増幅部の増幅率決定に関与する抵抗器の抵抗値の精度よりも、高精度としてなる
センサ制御装置。
The sensor control device according to claim 2,
A sensor control device in which the accuracy of the resistance value of the voltage dividing resistor is higher than the accuracy of the resistance value of the resistor involved in determining the amplification factor of the differential amplifier.
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のセンサ制御装置であって、
前記差動増幅部を、
互いに異なる前記第1入力電圧と前記第2入力電圧とを差動増幅する状態と、
上記差動増幅部のオフセット電圧のみが出力される状態と、に切り換える
第2スイッチを備える
センサ制御装置。
The sensor control device according to any one of claims 1 to 3,
The differential amplifier is
Differentially amplifying the first input voltage and the second input voltage different from each other;
A sensor control device comprising: a second switch that switches between a state in which only the offset voltage of the differential amplifier section is output.
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のセンサ制御装置と、
前記ガスセンサ素子と、を備える
ガスセンサシステム。
The sensor control device according to any one of claims 1 to 4,
A gas sensor system comprising the gas sensor element.
ガスセンサ素子を作動させて得た特定ガス成分の濃度に対応する検知電流を用いて、前記特定ガス成分の濃度に関連する濃度信号を出力するセンサ制御装置であって、
第1入力端に入力された第1入力電圧及び第2入力端に入力された第2入力電圧を差動増幅する差動増幅部と、
前記検知電流が流れる検出抵抗器の一端の第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記検出抵抗器の他端の第2検知電圧を前記第2入力電圧とする場合と、第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、第2基準電圧を前記第2入力電圧とする場合と、を切り換える第1スイッチと、を備える
センサ制御装置の制御方法であって、
前記第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、前記第2基準電圧を前記第2入力電圧として、上記センサ制御装置から前記第1基準電圧、前記第2基準電圧及び前記差動増幅部の増幅率に対応した基準増幅信号を出力させる基準信号出力ステップと、
前記第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記第2検知電圧を前記第2入力電圧として、上記センサ制御装置から前記濃度信号を出力させる濃度信号出力ステップと、
を備えるセンサ制御装置の制御方法。
A sensor control device that outputs a concentration signal related to the concentration of the specific gas component using a detection current corresponding to the concentration of the specific gas component obtained by operating a gas sensor element,
A differential amplifier that differentially amplifies the first input voltage input to the first input terminal and the second input voltage input to the second input terminal;
A first reference voltage when a first detection voltage at one end of the detection resistor through which the detection current flows is the first input voltage, and a second detection voltage at the other end of the detection resistor is the second input voltage; A first switch that switches between a case where the first input voltage is used and the second reference voltage is the second input voltage, and a control method of a sensor control device comprising:
Using the first reference voltage as the first input voltage and the second reference voltage as the second input voltage, the first reference voltage, the second reference voltage, and the amplification of the differential amplifier from the sensor control device A reference signal output step for outputting a reference amplified signal corresponding to the rate;
A concentration signal output step for outputting the concentration signal from the sensor control device using the first detection voltage as the first input voltage and the second detection voltage as the second input voltage;
A control method for a sensor control device comprising:
請求項6に記載のセンサ制御装置の制御方法であって、
前記基準信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化前の段階に行う
センサ制御装置の制御方法。
It is a control method of the sensor control device according to claim 6,
A control method of a sensor control device, wherein the reference signal output step is performed at a stage before activation of the gas sensor element.
請求項6または請求項7に記載のセンサ制御装置の制御方法であって、
前記基準信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、前記センサ制御装置から前記濃度信号を出力させる必要がないときに行う
センサ制御装置の制御方法。
A control method for a sensor control device according to claim 6 or 7,
A control method for a sensor control device, wherein the reference signal output step is performed when it is not necessary to output the concentration signal from the sensor control device after activation of the gas sensor element.
請求項6〜請求項8のいずれか一項に記載のセンサ制御装置の制御方法であって、
前記センサ制御装置は、前記差動増幅部を、互いに値の異なる前記第1入力電圧と前記第2入力電圧とを差動増幅する状態と、上記差動増幅部のオフセット電圧のみが出力される状態とに切り換える第2スイッチを備え、
上記センサ制御装置から前記差動増幅部のオフセット電圧に対応したオフセット信号を出力させるオフセット信号出力ステップを備える
センサ制御装置の制御方法。
It is a control method of the sensor control device according to any one of claims 6 to 8,
The sensor control device outputs only a state in which the differential amplifying unit differentially amplifies the first input voltage and the second input voltage having different values, and an offset voltage of the differential amplifying unit. A second switch for switching to a state;
A control method of a sensor control device comprising an offset signal output step of outputting an offset signal corresponding to an offset voltage of the differential amplifier from the sensor control device.
請求項9に記載のセンサ制御装置の制御方法であって、
前記オフセット信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化前の段階で行う
センサ制御装置の制御方法。
It is a control method of the sensor control device according to claim 9,
A control method of a sensor control device, wherein the offset signal output step is performed at a stage before activation of the gas sensor element.
請求項9または請求項10に記載のセンサ制御装置の制御方法であって、
前記オフセット信号出力ステップを、前記ガスセンサ素子の活性化後、前記センサ制御装置から前記濃度信号を出力させる必要がないときに行う
センサ制御装置の制御方法。
A method for controlling the sensor control device according to claim 9 or 10, wherein:
A control method for a sensor control device, wherein the offset signal output step is performed when it is not necessary to output the concentration signal from the sensor control device after activation of the gas sensor element.
ガスセンサ素子と、
前記ガスセンサ素子を作動させて得た特定ガス成分の濃度に対応する検知電流を用いて、前記特定ガス成分の濃度に関連する濃度信号を出力するセンサ制御装置であって、
第1入力端に入力された第1入力電圧及び第2入力端に入力された第2入力電圧を差動増幅する差動増幅部、及び、
前記検知電流が流れる検出抵抗器の一端の第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記検出抵抗器の他端の第2検知電圧を前記第2入力電圧とする場合と、第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、第2基準電圧を前記第2入力電圧とする場合と、を切り換える第1スイッチを備える
センサ制御装置と、を用いた
特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、
前記第1基準電圧を前記第1入力電圧とし、前記第2基準電圧を前記第2入力電圧として、前記第1基準電圧、前記第2基準電圧及び前記差動増幅部の増幅率に対応した基準増幅信号を前記センサ制御装置から出力させ、前記差動増幅部の増幅率を検知する増幅率検知ステップと、
前記第1検知電圧を前記第1入力電圧とし、前記第2検知電圧を前記第2入力電圧として、前記濃度信号を前記センサ制御装置から出力させ、前記増幅率を用いて、前記特定ガス成分に関する濃度情報の検知する濃度情報検知ステップと、を備える
特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法。
A gas sensor element;
A sensor control device that outputs a concentration signal related to the concentration of the specific gas component using a detection current corresponding to the concentration of the specific gas component obtained by operating the gas sensor element,
A differential amplifier that differentially amplifies the first input voltage input to the first input terminal and the second input voltage input to the second input terminal; and
A first reference voltage when a first detection voltage at one end of the detection resistor through which the detection current flows is the first input voltage, and a second detection voltage at the other end of the detection resistor is the second input voltage; A sensor control device including a first switch for switching between a case where the first input voltage is used as the first input voltage and a second reference voltage used as the second input voltage, and a method for detecting concentration information regarding a specific gas component ,
The first reference voltage is the first input voltage, the second reference voltage is the second input voltage, and the reference corresponds to the first reference voltage, the second reference voltage, and the amplification factor of the differential amplifier. An amplification signal is output from the sensor control device, and an amplification factor detection step of detecting the amplification factor of the differential amplification unit,
The first detection voltage is the first input voltage, the second detection voltage is the second input voltage, the concentration signal is output from the sensor control device, and the amplification factor is used to relate to the specific gas component A concentration information detection step for detecting concentration information, comprising: a concentration information detection step for detecting concentration information.
請求項12に記載の特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法であって、
前記センサ制御装置は、前記差動増幅部を、互いに異なる前記第1入力電圧と前記第2入力電圧とを差動増幅する状態と、上記差動増幅部のオフセット電圧のみが出力される状態と、に切り換える第2スイッチを備え、
前記差動増幅部のオフセット電圧に対応したオフセット信号を前記センサ制御装置から出力させ、前記差動増幅部のオフセット電圧を検知するオフセット検知ステップを備え、
前記濃度情報検知ステップは、前記増幅率及び前記オフセット電圧に基づいて、前記特定ガス成分に関する濃度情報を検知する
特定ガス成分に関する濃度情報の検知方法。
A method for detecting concentration information related to a specific gas component according to claim 12,
The sensor control device includes a state in which the differential amplification unit differentially amplifies the first input voltage and the second input voltage different from each other, and a state in which only the offset voltage of the differential amplification unit is output. A second switch for switching to
An offset signal corresponding to the offset voltage of the differential amplifier is output from the sensor control device, and includes an offset detection step of detecting the offset voltage of the differential amplifier.
The concentration information detecting step is a method for detecting concentration information relating to a specific gas component, wherein concentration information relating to the specific gas component is detected based on the amplification factor and the offset voltage.
JP2006030083A 2006-02-07 2006-02-07 SENSOR CONTROL DEVICE, GAS SENSOR SYSTEM, SENSOR CONTROL DEVICE CONTROL METHOD, AND CONCENTRATION INFORMATION FOR DETECTING CONCENTRATION GAS COMPONENT Active JP4659632B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006030083A JP4659632B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 SENSOR CONTROL DEVICE, GAS SENSOR SYSTEM, SENSOR CONTROL DEVICE CONTROL METHOD, AND CONCENTRATION INFORMATION FOR DETECTING CONCENTRATION GAS COMPONENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006030083A JP4659632B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 SENSOR CONTROL DEVICE, GAS SENSOR SYSTEM, SENSOR CONTROL DEVICE CONTROL METHOD, AND CONCENTRATION INFORMATION FOR DETECTING CONCENTRATION GAS COMPONENT

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007212189A JP2007212189A (en) 2007-08-23
JP4659632B2 true JP4659632B2 (en) 2011-03-30

Family

ID=38490788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006030083A Active JP4659632B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 SENSOR CONTROL DEVICE, GAS SENSOR SYSTEM, SENSOR CONTROL DEVICE CONTROL METHOD, AND CONCENTRATION INFORMATION FOR DETECTING CONCENTRATION GAS COMPONENT

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4659632B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5091055B2 (en) * 2008-08-27 2012-12-05 日本特殊陶業株式会社 Gas concentration detection device, gas concentration detection system
JP5158004B2 (en) * 2009-04-16 2013-03-06 三菱自動車工業株式会社 Engine failure determination device
CN111537664B (en) * 2020-05-07 2022-12-20 江苏集萃智能集成电路设计技术研究所有限公司 Catalytic multi-gas sensing system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000074867A (en) * 1998-09-02 2000-03-14 Yazaki Corp Input interface, amplification circuit, and gas detector
JP2004069370A (en) * 2002-08-02 2004-03-04 Denso Corp Oxygen concentration detector
JP2005326388A (en) * 2004-04-16 2005-11-24 Denso Corp Apparatus for detecting gas concentration

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0750071B2 (en) * 1988-06-30 1995-05-31 本田技研工業株式会社 Output correction method for proportional exhaust concentration sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000074867A (en) * 1998-09-02 2000-03-14 Yazaki Corp Input interface, amplification circuit, and gas detector
JP2004069370A (en) * 2002-08-02 2004-03-04 Denso Corp Oxygen concentration detector
JP2005326388A (en) * 2004-04-16 2005-11-24 Denso Corp Apparatus for detecting gas concentration

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007212189A (en) 2007-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4258430B2 (en) Current sensor
US7964073B2 (en) Air fuel ratio detection apparatus
US6453724B1 (en) Gas concentration sensing apparatus
US9518954B2 (en) Gas sensor control device
EP1586889A2 (en) Gas concentration measuring apparatus designed to compensate for output error
JP4415771B2 (en) Gas concentration detector
US9541523B2 (en) Sensor control apparatus and gas detection system
JP6048442B2 (en) Device impedance detector for oxygen concentration sensor
JP4659632B2 (en) SENSOR CONTROL DEVICE, GAS SENSOR SYSTEM, SENSOR CONTROL DEVICE CONTROL METHOD, AND CONCENTRATION INFORMATION FOR DETECTING CONCENTRATION GAS COMPONENT
JP6388998B2 (en) Method and apparatus for detecting a ratio of at least one gas component to be measured having bound oxygen in a gas mixture, a computer program and an electronic control unit for carrying out the method, and a storage of the computer program Electronic storage media
JP2006275628A (en) Sensor controller and air-fuel ratio detector
JP4433009B2 (en) Sensor control device
JP6700910B2 (en) Gas sensor controller
JP2001013107A (en) Air-fuel ratio detecting device
US9769877B2 (en) Heater control apparatus for gas sensor
JP5041488B2 (en) Sensor control device
US20160356753A1 (en) Sensor control apparatus and gas detection system
US8166800B2 (en) Gas concentration detection apparatus and gas concentration detection system
US9933389B2 (en) Sensor control apparatus and gas detection system
JP3704334B2 (en) Actuator for linear λ sensor
JP2004053396A (en) Angular velocity sensor and car using it
US10048240B2 (en) Control apparatus
JP2019002842A (en) Control state setting device and sensor control system
JP5979165B2 (en) Device impedance detector for oxygen concentration sensor
US20160169137A1 (en) Sensor control apparatus and gas detection system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080514

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100729

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101207

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101227

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4659632

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250