JPH041492Y2 - - Google Patents
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- JPH041492Y2 JPH041492Y2 JP1984199873U JP19987384U JPH041492Y2 JP H041492 Y2 JPH041492 Y2 JP H041492Y2 JP 1984199873 U JP1984199873 U JP 1984199873U JP 19987384 U JP19987384 U JP 19987384U JP H041492 Y2 JPH041492 Y2 JP H041492Y2
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- Japan
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- gas detection
- electrical conductivity
- detection piece
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 56
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 27
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の利用分野〕
この考案は、p形金属酸化物半導体とn形金属
酸化物半導体とを組み合せたガス検出装置の改良
に関するもので、自動車エンジン、ボイラー、ス
トーブの空燃比の制御等に適したもので有る。
酸化物半導体とを組み合せたガス検出装置の改良
に関するもので、自動車エンジン、ボイラー、ス
トーブの空燃比の制御等に適したもので有る。
特公昭57−37824号は、p形とn形の2つの金
属酸化物半導体を組み合せたガス検出装置を開示
している(第3図参照)。図においてECは電源、
nはn形ガス検出片、pはp形ガス検出片、R
1,R2は負荷抵抗、02は作動増幅器、I4は
空燃比コントローラで有る。
属酸化物半導体を組み合せたガス検出装置を開示
している(第3図参照)。図においてECは電源、
nはn形ガス検出片、pはp形ガス検出片、R
1,R2は負荷抵抗、02は作動増幅器、I4は
空燃比コントローラで有る。
しかしながら、2つのガス検出片n,pの抵抗
温度係数等の特性を全温度範囲でマツチさせるこ
とは難しく、ヒータにより加熱温度をコントロー
ルする必要が生じる。またブリツジ回路を用いる
と、ブリツジの検出片n,pの抵抗値への許容幅
が狭く、ガス検出片n,pの温度による抵抗値変
化により、ブリツジ出力がシフトする。
温度係数等の特性を全温度範囲でマツチさせるこ
とは難しく、ヒータにより加熱温度をコントロー
ルする必要が生じる。またブリツジ回路を用いる
と、ブリツジの検出片n,pの抵抗値への許容幅
が狭く、ガス検出片n,pの温度による抵抗値変
化により、ブリツジ出力がシフトする。
この考案はn形ガス検出片とp形ガス検出片と
を組み合せ、 (1) センサの温度を検出してヒータにフイードバ
ツクする技術を提供する、 (2) 2つのガス検出片から空燃比λ等の検出目標
を的確に検出する、 ことを目的とする。
を組み合せ、 (1) センサの温度を検出してヒータにフイードバ
ツクする技術を提供する、 (2) 2つのガス検出片から空燃比λ等の検出目標
を的確に検出する、 ことを目的とする。
この考案のガス検出装置は、n形金属酸化物半
導体を用いたn形ガス検出片と、p形金属酸化物
半導体を用いたp形ガス検出片と、これらのガス
検出片を加熱するためのヒータとを有する排ガス
組成の検出用ガスセンサと、n形ガス検出片の電
気伝導度とp形ガス検出片の電気伝導度との積の
信号を得るための乗算手段と、乗算手段の出力に
よりガスセンサのヒータへの印加電力をコントロ
ールするためのヒータコントローラと、n形ガス
検出片の電気伝導度とp形ガス検出片の電気伝導
度との比の信号を得るための除算手段と、除算手
段の出力により排ガスの空燃比を制御するための
空燃比コントローラ、とを設けたものである。
導体を用いたn形ガス検出片と、p形金属酸化物
半導体を用いたp形ガス検出片と、これらのガス
検出片を加熱するためのヒータとを有する排ガス
組成の検出用ガスセンサと、n形ガス検出片の電
気伝導度とp形ガス検出片の電気伝導度との積の
信号を得るための乗算手段と、乗算手段の出力に
よりガスセンサのヒータへの印加電力をコントロ
ールするためのヒータコントローラと、n形ガス
検出片の電気伝導度とp形ガス検出片の電気伝導
度との比の信号を得るための除算手段と、除算手
段の出力により排ガスの空燃比を制御するための
空燃比コントローラ、とを設けたものである。
即ちこの考案では、n形金属酸化物半導体とp
形金属酸化物半導体との電気伝導度の積からガス
センサの温度を検出して、ヒータにフイードバツ
クする。またn形金属酸化物半導体とp形金属酸
化物半導体との電気伝導度の比から、空燃比を検
出する。
形金属酸化物半導体との電気伝導度の積からガス
センサの温度を検出して、ヒータにフイードバツ
クする。またn形金属酸化物半導体とp形金属酸
化物半導体との電気伝導度の比から、空燃比を検
出する。
ここに電気伝導度を用いるとは、電気伝導度を
直接用いることに限らず、電気伝導度に対応した
信号、即ち電気伝導度の関数となる信号を用いる
との意味であり、例えば電気伝導度の逆数である
抵抗値を用いても良い。また除算手段でn形金属
酸化物半導体とp形金属酸化物半導体との電気伝
導度の比を求めるとは、これらの2つの電気伝導
度の比を現す信号を求めるとの意味であり、p形
金属酸化物半導体とn形金属酸化物半導体との電
気伝導度の比を求めても良い。この考案の作用に
ついて説明する。n形金属酸化物半導体の電気伝
導度は温度により増加し、空燃比により減少す
る。一方p形金属酸化物半導体の電気伝導度は温
度により増加し、空燃比によつても増加する。そ
こでn形金属酸化物半導体の電気伝導度とp形金
属酸化物半導体の電気伝導度の積は温度を表し、
これらの比は空燃比を表す。これはn形金属酸化
物半導体とp形金属酸化物半導体の温度依存性は
共通であるが、空燃比依存性は逆で、電気伝導度
の積を取ることによつて空燃比依存性が打ち消し
あい、温度依存性のみが残るためである。また電
気伝導度の比では温度依存性が打ち消しあい、空
燃比依存性のみが残る。これらのため、n形ガス
検出片の電気伝導度とp形ガス検出片の電気伝導
度との積からこれらの温度を求めてヒータをコン
トロールすれば、n形ガス検出片やp形ガス検出
片の温度を一定に保つことができる。そして温度
を一定に保つた状態でこれらの比を求めれば、排
ガスの空燃比が分かり、これから排ガスの空燃比
を制御することができる。
直接用いることに限らず、電気伝導度に対応した
信号、即ち電気伝導度の関数となる信号を用いる
との意味であり、例えば電気伝導度の逆数である
抵抗値を用いても良い。また除算手段でn形金属
酸化物半導体とp形金属酸化物半導体との電気伝
導度の比を求めるとは、これらの2つの電気伝導
度の比を現す信号を求めるとの意味であり、p形
金属酸化物半導体とn形金属酸化物半導体との電
気伝導度の比を求めても良い。この考案の作用に
ついて説明する。n形金属酸化物半導体の電気伝
導度は温度により増加し、空燃比により減少す
る。一方p形金属酸化物半導体の電気伝導度は温
度により増加し、空燃比によつても増加する。そ
こでn形金属酸化物半導体の電気伝導度とp形金
属酸化物半導体の電気伝導度の積は温度を表し、
これらの比は空燃比を表す。これはn形金属酸化
物半導体とp形金属酸化物半導体の温度依存性は
共通であるが、空燃比依存性は逆で、電気伝導度
の積を取ることによつて空燃比依存性が打ち消し
あい、温度依存性のみが残るためである。また電
気伝導度の比では温度依存性が打ち消しあい、空
燃比依存性のみが残る。これらのため、n形ガス
検出片の電気伝導度とp形ガス検出片の電気伝導
度との積からこれらの温度を求めてヒータをコン
トロールすれば、n形ガス検出片やp形ガス検出
片の温度を一定に保つことができる。そして温度
を一定に保つた状態でこれらの比を求めれば、排
ガスの空燃比が分かり、これから排ガスの空燃比
を制御することができる。
第1図において、ECは電源、nはn形ガス検
出片でTiO2、SnO2、In2O3等のn形金属酸化物
半導体の焼結体に一対の電極を接続したもの、p
はp形ガス検出片でCo1-xMgxO、NiO等のp形
金属酸化物半導体の焼結体に一対の電極を接続し
たもので有る。
出片でTiO2、SnO2、In2O3等のn形金属酸化物
半導体の焼結体に一対の電極を接続したもの、p
はp形ガス検出片でCo1-xMgxO、NiO等のp形
金属酸化物半導体の焼結体に一対の電極を接続し
たもので有る。
A1,A2は増幅器でσo検出手段とσp検出手段
の例をなし、ガス検出片n,pの電気伝導度を検
出するために用いる。増幅器A1,A2の出力
σo,σpを用いて、以下の回路を動作させる。σo検
出手段やσp検出手段は、ガス検出片n,pの電導
度の検出に用い得る範囲で変更でき、例えばガス
検出片n,pに直列に小さな抵抗を接続してその
出力を用いても良い。
の例をなし、ガス検出片n,pの電気伝導度を検
出するために用いる。増幅器A1,A2の出力
σo,σpを用いて、以下の回路を動作させる。σo検
出手段やσp検出手段は、ガス検出片n,pの電導
度の検出に用い得る範囲で変更でき、例えばガス
検出片n,pに直列に小さな抵抗を接続してその
出力を用いても良い。
Mは乗算IC、A3は演算増幅器、2,4は信
号Sにより動作して閉じるアナログスイツチ、
6,8,10,12は信号Rにより閉じるアナロ
グスイツチで有る。これらのものにより乗算手段
と除算手段とを構成する。乗算手段や除算手段
は、σo・σpやσo/σp、またはσp/σoを得うる範囲
で適宜の変更ができ、例えばADコンバータによ
りσoやσpをデジタル化した後に、乗算や減算を行
うようにしても良い。さらに中間にべき乗回路や
平方根回路を設け、σo m・σp(mは乗数)やσo・σp
1/mを取り出すようにしても良い。またアナログ
スイツチ2,4,6〜12は、他の適宜のスイツ
チ、例えばリレーやFETスイツチ等に代えても
良い。
号Sにより動作して閉じるアナログスイツチ、
6,8,10,12は信号Rにより閉じるアナロ
グスイツチで有る。これらのものにより乗算手段
と除算手段とを構成する。乗算手段や除算手段
は、σo・σpやσo/σp、またはσp/σoを得うる範囲
で適宜の変更ができ、例えばADコンバータによ
りσoやσpをデジタル化した後に、乗算や減算を行
うようにしても良い。さらに中間にべき乗回路や
平方根回路を設け、σo m・σp(mは乗数)やσo・σp
1/mを取り出すようにしても良い。またアナログ
スイツチ2,4,6〜12は、他の適宜のスイツ
チ、例えばリレーやFETスイツチ等に代えても
良い。
アナログスイツチ4を介しての出力を乗算手段
の出力a、(σo・σpに相当)、とし、アナログスイ
ツチ12を介しての信号を除算手段の出力b、
(σo/σpに相当)、とする。除算手段の出力bを、
σp/σoやσp m/σo(mは乗数)に相当するものに代
えても良い。
の出力a、(σo・σpに相当)、とし、アナログスイ
ツチ12を介しての信号を除算手段の出力b、
(σo/σpに相当)、とする。除算手段の出力bを、
σp/σoやσp m/σo(mは乗数)に相当するものに代
えても良い。
I1は発振回路、I2は電圧パルス幅変調回
路、14はスイツチングトランジスタでリレー等
の他のスイツチに代えても良く、EHはヒータ電
源で有る。これらのものによりヒータコントロー
ラを構成する。またHはガスセンサのヒータで有
る。ヒータコントローラは、他のもの、例えば信
号aにより動作する出力可変安定化電源、等に代
えても良い。
路、14はスイツチングトランジスタでリレー等
の他のスイツチに代えても良く、EHはヒータ電
源で有る。これらのものによりヒータコントロー
ラを構成する。またHはガスセンサのヒータで有
る。ヒータコントローラは、他のもの、例えば信
号aにより動作する出力可変安定化電源、等に代
えても良い。
I3は分周回路で、発振回路I1の出力を分周
し、信号S,Rを交互にかつ周期的に所定の間隔
で発する。分周回路I3は、信号SとRとを交互
に発する範囲で変更でき、例えばマルチバイブレ
ータとしても良い。
し、信号S,Rを交互にかつ周期的に所定の間隔
で発する。分周回路I3は、信号SとRとを交互
に発する範囲で変更でき、例えばマルチバイブレ
ータとしても良い。
I4は空燃コントローラで、エンジンやボイラ
ー等の空燃比をコントロールし、既に周知で有
る。
ー等の空燃比をコントロールし、既に周知で有
る。
増幅器A1,A2からは、n形ガス検出片n、
p形ガス検出片pの電気伝導度に対応した出力
σo,σpが得られる。
p形ガス検出片pの電気伝導度に対応した出力
σo,σpが得られる。
信号Sにより乗算IC(M)には、信号σo,σpが
加えられ、出力信号aはσo・σpに相当する。信号
Rにより乗算IC(M)には、演算増幅器A3の出
力bと信号σpとが加えれる。そして乗算IC(M)
の出力は信号σoに等しい。従つて σo=b・σp となり、信号bはσo/σpに相当する。
加えられ、出力信号aはσo・σpに相当する。信号
Rにより乗算IC(M)には、演算増幅器A3の出
力bと信号σpとが加えれる。そして乗算IC(M)
の出力は信号σoに等しい。従つて σo=b・σp となり、信号bはσo/σpに相当する。
信号aは、n形ガス検出片nとp形ガス検出片
pの電気伝導度の積に対応し、これらのガス検出
片n,pのガス感度が等しければ加熱温度のみで
定まる。感度が等しくない時は、一方の信号σo、
またはσpをべき乗あるいは平方して積を取れば、
温度のみの信号となる。そして信号aは第2図の
曲線21のように温度とともに増す。発振回路I
1からのパルス幅は、電圧パルス変調回路I2で
変調され、信号aが増すと幅が狭くなる。このよ
うにしてヒータHへの電圧印加のデユーテイ比は
第2図の曲線22のように変化し、センサの温度
は一定に保たれる。
pの電気伝導度の積に対応し、これらのガス検出
片n,pのガス感度が等しければ加熱温度のみで
定まる。感度が等しくない時は、一方の信号σo、
またはσpをべき乗あるいは平方して積を取れば、
温度のみの信号となる。そして信号aは第2図の
曲線21のように温度とともに増す。発振回路I
1からのパルス幅は、電圧パルス変調回路I2で
変調され、信号aが増すと幅が狭くなる。このよ
うにしてヒータHへの電圧印加のデユーテイ比は
第2図の曲線22のように変化し、センサの温度
は一定に保たれる。
信号bは、ガス検出片n,pの電気伝導度の比
σo/σpに対応し、これらの温度係数が等しければ
排ガス組成、とりわけ空燃比のみの関数となる。
温度係数の不一致は、信号σoやσpのべき乗、ある
いは平方を用いることにより解消される。信号b
は第2図の曲線23のように、空燃比のみに対応
したものとなり、空燃比コントローラI4により
空燃比が制御される。
σo/σpに対応し、これらの温度係数が等しければ
排ガス組成、とりわけ空燃比のみの関数となる。
温度係数の不一致は、信号σoやσpのべき乗、ある
いは平方を用いることにより解消される。信号b
は第2図の曲線23のように、空燃比のみに対応
したものとなり、空燃比コントローラI4により
空燃比が制御される。
実施例の動作の要点を整理すると、n形ガス検
出片nの電気伝導度を増幅器A1で取り出し、と
p形ガス検出片pの電気伝導度を増幅器A2で取
り出す。そしてこれらの電気伝導度の積と比を、
乗算IC(M)で取り出す。電気伝導度の積と比を
1つの乗算IC(M)で取り出すため、分周回路I
3の信号S,Rで乗算IC(M)を乗算回路と除去
回路とに使い分け、信号Sで乗算回路とし、信号
Rで除算回路とする。乗算回路として用いる場
合、信号Sでアナログスイツチ2,4を閉じ、増
幅器A1,A2の信号を乗算IC(M)に入力し
て、電気伝導度の積の出力信号をアナログスイツ
チ4から、電圧パルス幅変調回路I2に入力し、
ヒータHに加える電圧パルスのパルス幅を変調す
る。この結果、ヒータHに加わる電圧パルスのデ
ユーテイ比は、n形ガス検出片nの電気伝導度と
p形ガス検出片pの電気伝導度の電気伝導の積で
定まり、これはガス検出片n,pの温度で定ま
る。そしてこの積が一定になるようにヒータHを
制御すれば、ガス検出片n,pの温度は一定とな
る。乗算IC(M)を除算回路として用いる場合、
信号Rでアナログスイツチ6,8,10,12を
閉じる。この場合に、増幅器A3に演算増幅器を
用いたので、その2つの入力はイマジナリーシヨ
ートとなり、乗算IC(M)の出力はn形ガス検出
片nの電気伝導度σoに一致し、演算増幅器A3の
出力と乗算IC(M)のY入力は σp×Y入力の値=σo となるように定まる。結局Y入力の値は、σo/σp
に一致し、これをアナログスイツチ12から空燃
比コントローラI4に入力する。
出片nの電気伝導度を増幅器A1で取り出し、と
p形ガス検出片pの電気伝導度を増幅器A2で取
り出す。そしてこれらの電気伝導度の積と比を、
乗算IC(M)で取り出す。電気伝導度の積と比を
1つの乗算IC(M)で取り出すため、分周回路I
3の信号S,Rで乗算IC(M)を乗算回路と除去
回路とに使い分け、信号Sで乗算回路とし、信号
Rで除算回路とする。乗算回路として用いる場
合、信号Sでアナログスイツチ2,4を閉じ、増
幅器A1,A2の信号を乗算IC(M)に入力し
て、電気伝導度の積の出力信号をアナログスイツ
チ4から、電圧パルス幅変調回路I2に入力し、
ヒータHに加える電圧パルスのパルス幅を変調す
る。この結果、ヒータHに加わる電圧パルスのデ
ユーテイ比は、n形ガス検出片nの電気伝導度と
p形ガス検出片pの電気伝導度の電気伝導の積で
定まり、これはガス検出片n,pの温度で定ま
る。そしてこの積が一定になるようにヒータHを
制御すれば、ガス検出片n,pの温度は一定とな
る。乗算IC(M)を除算回路として用いる場合、
信号Rでアナログスイツチ6,8,10,12を
閉じる。この場合に、増幅器A3に演算増幅器を
用いたので、その2つの入力はイマジナリーシヨ
ートとなり、乗算IC(M)の出力はn形ガス検出
片nの電気伝導度σoに一致し、演算増幅器A3の
出力と乗算IC(M)のY入力は σp×Y入力の値=σo となるように定まる。結局Y入力の値は、σo/σp
に一致し、これをアナログスイツチ12から空燃
比コントローラI4に入力する。
この考案では、n形金属酸化物半導体とp形金
属酸化物半導体との電気伝導度の積からガスセン
サの温度を検出し、ヒータにフイードバツクし
て、センサ温度をコントロールする。このため排
ガス温度の変動による、空燃比の検出精度の低下
を防止することができる。一方n形金属酸化物半
導体とp形金属酸化物半導体との電気伝導度の比
は空燃比により大きく変化するので、これを用い
て空燃比を的確に検出することができる。
属酸化物半導体との電気伝導度の積からガスセン
サの温度を検出し、ヒータにフイードバツクし
て、センサ温度をコントロールする。このため排
ガス温度の変動による、空燃比の検出精度の低下
を防止することができる。一方n形金属酸化物半
導体とp形金属酸化物半導体との電気伝導度の比
は空燃比により大きく変化するので、これを用い
て空燃比を的確に検出することができる。
第1図は実施例のガス検出装置の回路図、第2
図は実施例の特性図、第3図は従来例の回路図で
有る。 n……n形ガス検出片、p……p形ガス検出
片、H……ヒータ、A1,A2……増幅器、M…
…乗算IC、A3……演算増幅器、2,4,6,
8,10,12……アナログスイツチ、I1……
発振回路、I2……電圧パルス幅変調回路、I3
……分周回路、I4……空燃比コントローラ。
図は実施例の特性図、第3図は従来例の回路図で
有る。 n……n形ガス検出片、p……p形ガス検出
片、H……ヒータ、A1,A2……増幅器、M…
…乗算IC、A3……演算増幅器、2,4,6,
8,10,12……アナログスイツチ、I1……
発振回路、I2……電圧パルス幅変調回路、I3
……分周回路、I4……空燃比コントローラ。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 n形金属酸化物半導体を用いたn形ガス検出片
と、p形金属酸化物半導体を用いたp形ガス検出
片と、これらのガス検出片を加熱するためのヒー
タとを有する、排ガス組成の検出用のガスセンサ
と、 n形ガス検出片の電気伝導度とp形ガス検出片
の電気伝導度との積の信号を得るための乗算手段
と、 乗算手段の出力によりガスセンサのヒータへの
印加電力をコントロールするためのヒータコント
ローラと、 n形ガス検出片の電気伝導度とp形ガス検出片
の電気伝導度との比の信号を得るための除算手段
と、 除算手段の出力により、排ガスの空燃比を制御
するための空燃比コントローラ、 とを有するガス検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1984199873U JPH041492Y2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1984199873U JPH041492Y2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61112261U JPS61112261U (ja) | 1986-07-16 |
JPH041492Y2 true JPH041492Y2 (ja) | 1992-01-20 |
Family
ID=30760204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1984199873U Expired JPH041492Y2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH041492Y2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5237494A (en) * | 1975-09-20 | 1977-03-23 | Matsushita Electric Works Ltd | Gas, smoke detection device |
JPS567056B2 (ja) * | 1973-10-03 | 1981-02-16 | ||
JPS5737824A (en) * | 1980-08-20 | 1982-03-02 | Seiko Epson Corp | Method and device for impurity diffusion |
JPS5796248A (en) * | 1980-12-05 | 1982-06-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Detecting method for gas using superparticulate gas sensor |
JPS5842960A (ja) * | 1981-09-08 | 1983-03-12 | Matsushita Electric Works Ltd | 可燃性ガス検知装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6123789Y2 (ja) * | 1979-06-28 | 1986-07-16 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP1984199873U patent/JPH041492Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (5)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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