KR100924191B1 - 가스검출장치 및 차량용 오토 벤틸레이션 시스템 - Google Patents
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Abstract
(과제) 간이한 처리를 사용하여 가스농도의 상승을 확실하게 조기에 검출할 수 있으며, 오판정이 적은 가스검출장치 및 이것을 사용한 차량용 오토 벤틸레이션 시스템을 제공한다.
(해결수단) 가스센서소자(11)를 사용하는 가스검출장치(10) 및 차량용 오토 벤틸레이션 시스템(100)은, 센서출력값(S(n))을 취측하고, S(n)≥B(n-1)일 때에는 식 ① : B(n)=B(n-1)+k1[S(n)-B(n-1)]-k2[S(n)-S(n-5)]에 의해서, S(n)＜B(n-1)일 때에는 식 ③ : B(n)=S(n)에 의해서 베이스값(B(n))을 산출하고, 또한 차분값D(n)을 식 ② : D(n)=S(n)-B(n)에 의해서 산출한다. 차분값이 고농도 한계값보다도 커지게 되면, 고농도신호를 발생하여 플랩(34)을 폐쇄하고, 이후 베이스값(B(n))을 식 ④ : B(n)=B(n-1)+k3[S(n)-B(n-1)]-k4[S(n)-S(n-5)]에 의해서 산출한다. 차분값이 소정의 저농도 한계값보다도 작게 되면, 저농도신호를 발생하여 플랩(34)을 개방한다.
Description
도 1은 제 1 실시형태에 관한 가스검출장치 및 차량용 오토 벤틸레이션 시스템의 개요를 나타내는 설명도
도 2는 제 1, 제 2 실시형태 및 제 1, 제 2 변형형태에 관한 차량용 오토 벤틸레이션 시스템에 있어서의 제어의 흐름을 나타내는 설명도
도 3은 제 1 실시형태에 관한 가스검출장치 중 마이크로컴퓨터에 있어서의 제어의 흐름을 나타내는 설명도
도 4는 제 1 실시형태에 관하여, 센서출력값(S(n))의 변화에 대해서 베이스값(B(n)), 차분값(D(n)) 및 농도신호(LV)의 변화를, 스텝 S14 및 S16을 없애고서 얻은 베이스값(Ba(n)), 차분값(Da(n)) 및 농도신호(LVa)의 변화, 및 스텝 S15 및 S17에 있어서 식 중의 제 3 항(증가강조항, 제 2 증가강조항)을 없애고서 얻은 베이스값(Bb(n)), 차분값(Db(n)) 및 농도신호(LVb)의 변화와 대비하여 나타내는 설명도
도 5는 제 1 변형형태에 관한 가스검출장치 중 마이크로컴퓨터에 있어서의 제어의 흐름을 나타내는 설명도
도 6은 제 2 실시형태에 관한 가스검출장치 및 차량용 오토 벤틸레이션 시스템의 개요를 나타내는 설명도
도 7은 제 2 실시형태에 관한 가스검출장치 중 마이크로컴퓨터에 있어서의 제어의 흐름을 나타내는 설명도
도 8은 제 2 변형형태에 관한 가스검출장치 중 마이크로컴퓨터에 있어서의 제어의 흐름을 나타내는 설명도
* 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100,140 - 차량용 오토 벤틸레이션 시스템
10,40 - 가스검출장치 11,41 - 가스센서소자
12 - 검출저항 13 - 버퍼
14,44 - 센서저항값 변환회로 15 - A/D변환회로
16 - 마이크로컴퓨터
19,49 - 센서출력값 취득회로(취득수단) 20 - 전자제어 어셈블리
21 - 플랩구동회로 31,32 - 덕트
33 - 덕트(외부공기 도입구) 34 - 플랩
본 발명은 가스센서소자를 사용하여 환경 중의 특정 가스의 농도변화를 검출하는 가스검출장치 및 차량용 벤틸레이션 시스템에 관한 것이다.
종래부터 납-프탈로시아닌을 사용하거나 WO3나 SnO2 등의 금속산화물 반도체를 사용한 가스센서소자로서, 환경 중의 NOx 등의 산화성 가스나 CO, HC(하이드로카본) 등의 환원성 가스라고 하는 특정 가스의 농도변화에 따라서 그 센서저항값이 변화하는 가스센서소자가 알려져 있다. 또, 이와 같은 가스센서소자를 사용하여 그 센서저항값의 변화에 의해서 특정 가스의 농도변화를 검출할 수 있는 가스검출장치도 알려져 있다. 또한, 상기 가스검출장치를 사용한 각종 제어시스템, 예를 들면, 차실 밖의 외부공기의 오염상황에 따라서 차실 내로의 외부공기도입 또는 내부공기순환으로 전환하기 위한 플랩개폐제어를 하는 차량용 오토 벤틸레이션 시스템이나, 흡연 등에 의한 실내공기의 오염을 검지하여 공기청정기를 제어하는 시스템 등이 알려져 있다.
이와 같은 가스센서소자를 사용한 가스검출장치에서는, 가스센서소자의 출력신호를 미분하여 가스검지를 하는 것, 아날로그 미분값을 A/D변환한 후에 다시 디지탈 미분한 2단계 미분값을 얻어서 가스검지를 하는 것, 센서신호를 적분하여 얻은 적분값과 센서신호를 비교하여 가스검지를 하는 것 등이 있다.
그러나, 특정 가스의 농도변화에 따라서 센서저항값 등의 전기적 특성이 변 화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치에서는 가스센서소자의 전기적 특성(센서저항값)이 특정 가스의 농도변화 뿐만 아니라 온도나 습도, 풍속 등의 환경의 영향에 의해서도 변동하는 성질을 가진다. 그런데, 미분을 사용하는 가스검출장치에서는 출력신호의 상대변화를 검출하고 있는 것이므로, 이 출력신호가 특정 가스의 농도변화 뿐만 아니라 온도나 습도, 풍속 등 다른 환경에 의해서도 크게 변동하기 때문에, 출력신호의 상대변화만으로는 특정 가스의 농도에 의한 것이지 습도변화 등의 외란(外亂)에 의한 변동에 의한 것인지를 명확하게 알 수 없다. 따라서, 상기한 바와 같이 가스센서소자의 출력신호의 미분값이나 2단계 미분값을 사용하면, 가스농도가 변동한 시점(예를 들면, 가스농도가 갑자기 높아지게 된 시점)을 포착할 수는 있으나, 어느 정도의 가스농도변화가 있었는지 혹은 그 후의 가스농도의 변화 상황이나 가스농도가 저하된 시점을 아는 것은 어렵다.
한편, 센서신호의 적분값과 센서신호를 비교하여 가스검지를 하는 가스검출장치에서는 특정 가스의 농도변화에 대해서 적분값의 변화가 늦기 때문에, 특정 가스의 농도가 일단 저하하기 시작하면, 예를 들면, 가스농도가 상승하면, 센서출력값이 증가하는 가스검출장치에서는 센서출력값보다도 적분값의 측이 커지게 되는 역전상태가 되는 일이 있다. 따라서, 특정 가스의 농도가 그 후 다시 상승한 경우에도, 센서출력값이 상승하기 시작하고 있음에도 불구하고 적분값이 센서출력값보다 크기 때문에, 특정 가스의 농도상승을 검출할 수 없게 되어 검지 타이밍이 늦어지는 등, 적절하게 특정 가스의 농도변화를 검출할 수 없는 일이 있었다.
또, 일본국 특허공개 평1-199142호에는, 센서출력의 시간적 거동을 추적하여 가장 청정한 분위기에 대응한 센서출력을 기준출력으로서 기억하고, 그 후 시간의 경과와 함께 기준출력을 오염 분위기에 대응한 측으로 서서히 변화시키고, 변화시킨 기준출력이 실제의 가스센서출력을 상회한 경우에는 기준출력을 실제의 센서출력으로 변경하는 가스검출장치가 개시되어 있다. 그리고, 이 발명에 의하면, 기준출력의 증가율을 미리 온도나 습도 등의 변동에 의한 센서출력의 변화에 알맞은 크기로 함으로써, 온도나 습도가 변동한 경우에도 가스검지가 가능하게 되도록 하고 있다.
상기한 일본국 특허공개 평1-199142호에 기재된 발명에 의하면, 센서출력의 변화의 대소에 관계없이 시간에 따라서 일정한 변화율을 근거로 하여 기준출력을 서서히 변화시킨다.
그런데, 특정 가스의 농도변화는 일정하지 않기 때문에 예측할 수 없는 것이다. 예를 들면, 오염 분위기에 대응한 측으로 가스농도가 조금씩 변화한 경우를 상정한다. 이 경우, 설정된 기준출력의 증가율이 크면, 센서출력이 오염 분위기에 대응한 측으로 변화함에도 불구하고, 기준출력이 센서출력보다도 오염 분위기 측으로 커지기 때문에, 기준출력을 실제의 센서출력으로 변경하는 것이 된다. 따라서, 서서히 가스농도가 상승하여 전체로서는 가스농도가 높게 되어 있음에도 불구하고, 센서출력과 기준출력의 차가 발생하지 않기 때문에, 가스농도의 상승을 바르게 또한 조기에 검출할 수 없는 일이 있다.
또, 센서출력과는 관계없이 기준출력을 직선적으로 증가시키는 등 서서히 변화시키기 때문에, 예를 들면, 긴 터널 등와 같이 긴 시간에 걸쳐서 가스농도가 높 은 상태로 유지됨으로써 센서출력이 높게 유지되고 있는 경우에도, 얻어지고 있는 센서출력과는 관계없이 기준출력이 서서히 증가함으로써 센서출력과 기준출력의 차가 작아지게 되고, 결국에는 가스농도가 낮으면 오판정하여 버리는 문제도 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 가스농도의 상승을 확실하게 조기에 검출할 수 있는 가스검출장치, 또한 오판정이 적은 가스검출장치 및 이것을 사용한 차량용 오토 벤틸레이션 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 청구항 1에 기재된 해결수단은, 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,
상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값이 증대하는 취득수단과;
저농도신호를 발생하고 있는 기간에 상기 소정 사이클 시간마다 현재의 제 1 산출값인 현재 제 1 산출값을 현재의 상기 센서출력값인 현재 센서출력값을 사용하여 제 1 산출식에 의해서 산출하는 제 1 산출수단으로서, 상기 제 1 산출식은, 상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 증가하는 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항과, 상기 현재 센서출력값을 사용하는 증가강조항으로서, 단조롭 게 증가하는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 증가강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 1 산출값의 측이 작아지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 증가율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 1 산출값이 작아지게 되는 증가강조항으로 이루어지는 제 1 산출수단과;
상기 저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였을 때에, 상기 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치이다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값이 증대하는 구성으로 되어 있다. 또, 현재 제 1 산출값을 산출하는 제 1 산출식은 추종항 및 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항 외에 증가강조항을 가진다. 따라서, 가스농도가 상승하는 등으로 인하여 센서출력값이 증가하면, 제 1 산출식에 의해서 산출되는 현재 제 1 산출값은, 증가강조항이 없는 경우, 즉 추종항이나 증가항만으로 한 가상 제 1 산출식을 사용하여 산출한 가상 현재 제 1 산출값보다도 작은 값이 된다. 따라서, 고농도신호 발생수단에서 센서출력값과 현재 제 1 산출값의 차나 비율을 한계값과 비교하는 등, 센서출력값과 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였는지 아닌지를 판단함에 있어서, 증가강조항이 없는 경우에 비해서 센서출력값의 증가가 강조된 결과가 되어 조 기에 가스농도의 상승을 검지할 수 있다.
그런데, 센서출력값은, 가스농도가 낮은 상태 그대로 되어 있음에도 불구하고 습도나 온도 등의 외란에 의해서 센서출력값이 서서히 증가 혹은 감소하는 드리프트가 발생하는 일이 있다. 특히, 센서출력값이 서서히 증가하는 방향으로 드리프트할 경우에는, 가스농도가 변화하지 않았는데도 가스농도상승과 같은 방향으로 센서출력값이 변화하기 때문에 오검지로 되기 쉽다.
이것에 대해서, 본 발명의 가스검출장치에서는, 제 1 산출식이 증가강조항 외에 추종항 및 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항을 가진다. 즉, 산출되는 현재 제 1 산출값에 대해서 기준항과 증가강조항이 각각 기여하고 있다. 상기 기준항에서는, 센서출력값이 시간과 함께 서서히 증가하면, 이것에 완만하게 추종하여 증가하는 값 혹은 센서출력값의 변화에 관계없이 서서히 증가하는 값이 산출된다. 기준항에 의해서 산출된 값은 드리프트에 의한 센서출력값의 증가에 대해서 격차가 벌어지지 않는 방향으로 변화한다. 따라서, 이 값만을 사용하면, 드리프트에 의한 오검지가 억제된다.
한편, 센서출력값이 서서히 증가하는 경우, 즉 증가율이 작은 경우에는, 증가강조항의 성질에 의해서, 산출되는 현재 제 1 산출값은 그다지 작아지지 않는다. 즉, 증가율이 작은 경우에는, 증가강조항의 현재 제 1 산출값에 대한 기여는 증가율이 큰 경우에 비해서 상대적으로 작아지게 된다.
따라서, 이 경우에는 현재 제 1 산출값에 있어서의 기준항의 기여가 커지게 되고 증가강조항의 기여는 작아지게 된다. 따라서, 이와 같이 기준항의 영향을 크 게 받은 현재 제 1 산출값을 사용하면, 센서출력값의 드레프트에 의한 오검지를 방지할 수 있다.
또한, 증가강조항으로서는 센서출력값을 사용하며, 단조롭게 증가하는 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 증가강조항이 있는 때에 산출되는 현재 제 1 산출값의 측이 작아지게 되는 것 같은 항이라면 되며, 예를 들면, 제 1 산출식을, 현재 제 1 산출값 C1(n)=C1(n-1)+k1[S(n)-C1(n-1)]-k2[S(n)-S(n-q)]로 한 경우에 있어서의 -k2[S(n)-S(n-q)]의 항이나, 현재 제 1 산출값 C1(n)={S(n)+S(n-1)+ ……S(n-m)}/m-k3[E-S(n)]으로 한 경우에 있어서의 -k3[E-S(n)]의 항 등을 들 수 있다. 단, S(n)은 현재의 센서출력값, k1, k2, k3는 양수의 계수, 0＜k1＜1, n, m, q는 양수의 정수(整數), E는 정수(定數)이다.
또, 가상 현재 제 1 산출값과 현재 제 1 산출값의 비교는, 시계열을 부여한 경우 중, 증가강조항 등이 산출되게 될 때까지의 초기기간을 제외하고 고찰하는 것은 물론이다.
또, 기준항 중의 추종항으로서는, 산출된 값이 현재 센서출력값의 변화에 추종하면서 이 현재 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 성질을 가지는 것이라면 된다. 예를 들면, 전회 제 1 산출값(C1(n-1))에 현재 센서출력값(S(n))과 전회 제 1 산출값(C1(n-1))과의 차분값(S(n)-C1(n-1))보다도 작은 값을 가산하는 상기한 예의 C1(n-1)+k1[S(n)-C1(n-1)]의 항이나, 이동평균값을 부여하는 상기한 {S(n)+S(n-1)+ ……S(n-m)}/m의 항, 적분값을 부여하는 항 등을 들 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「현재」의 값이란, 소정 사이클 시간마다 순차적으로 얻어진 값의 시계열 중, 고찰하고 있는 시점 또는 그 시점보다도 과거에 얻어진 값 중 최근에 얻어진 값을 가리킨다. 예를 들면, 현재의 센서출력값(=현재 센서출력값)은 고찰하고 있는 시점에서의 센서출력값을 가리킨다(예를 들면, S(n)). 또, 현재의 제 1 산출값(=현재 제 1 산출값)은 고찰하고 있는 시점에서의 제 1 산출값을 가리키며(예를 들면, C1(n)), 현재 센서출력값(S(n))을 얻은 것과 같은 사이클 중에서 얻어진 점에서 양자는 대응하는 관계로 되어 있다.
또, 「과거」의 값이란, 소정 사이클 시간마다 순차적으로 얻어진 값의 시계열 중, 현재의 값보다 과거에 얻어진 값을 가리킨다. 예를 들면, 과거의 센서출력값(=과거 센서출력값)은 고찰하고 있는 센서출력값보다 과거에 얻어진 센서출력값을 가리킨다{예를 들면, 현재 센서출력값 S(n)에 대해서 S(n-1), S(n-2), ……를 가리킨다}. 또, 과거의 제 1 산출값(=과거 제 1 산출값)은 과거에 산출된 제 1 산출값을 가리킨다{예를 들면, 현재 제 1 산출값 C1(n)에 대해서 C1(n-1), C1(n-2), ……를 가리킨다}. 또, 과거 제 1 산출값 C1(n-1), C1(n-2), ……는 과거 센서출력값 S(n-1), S(n-2), ……와 각각 같은 사이클 중에서 얻어진 점에서 서로 대응하는 관계로 되어 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「전회(前回)」란, 소정 사이클 시간마다 순차적으로 얻어진 값의 시계열 중, 현재의 값보다 1회 전에 얻어진 값을 가리킨다. 예를 들면, 전회의 센서출력값은 고찰하고 있는 현재의 센서출력값보다 1사이클 전(소정 사이클 시간만큼의 이전)에 얻어진 센서출력값을 가리킨다{예를 들면, 현재 센서출 력값 S(n)에 대해서 S(n-1)을 가리킨다}. 또, 전회의 제 1 산출값(=전회 제 1 산출값)은 전회에 산출된 제 1 산출값을 가리킨다{예를 들면, 현재 제 1 산출값 C1(n)에 대해서 C1(n-1)을 가리킨다}.
또, 본 명세서에 있어서, 고농도신호 발생수단은 고농도신호를 발생하는 것이라면 되나, 고농도신호로서 복수 종류의 신호를 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, 고농도신호에 포함되는 신호로서, 특정 가스의 농도가 높은 것 중에서도 농도레벨이 비교적 낮은 경우부터 특히 높은 경우까지의 복수 단계(예를 들면, 농도레벨이 +, ++, +++의 3단계)에 대응하는 복수 레벨의 신호를 포함하고 있어도 된다. 이것들의 신호를 구별하기 위해서는 공지의 수법, 예를 들면, 신호전압레벨이나 신호코드 등을 다르게 하는 수법을 사용할 수 있다.
또, 상기한 것과 반대로, 저농도신호 발생수단은 저농도신호를 발생하는 것이라면 되나, 저농도신호로서 복수 종류의 신호를 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, 저농도신호에 포함되는 신호로서, 특정 가스의 농도가 낮은 것 중에서도 농도 레벨이 특히 낮은 경우부터 약간 높은 경우까지의 복수 단계(예를 들면, 농도레벨이 ---, --, - 의 3단계)에 대응하는 복수 레벨의 신호를 포함하고 있어도 된다.
또, 청구항 2에 기재된 해결수단은, 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,
상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값이 증대하는 취득수단과;
저농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 현재의 제 1 산출값인 현재 제 1 산출값을 산출하는 제 1 산출수단으로서, 현재의 센서출력값인 현재 센서출력값이 소정 사이클수 m만큼 과거에 산출된 상기 제 1 산출값인 m회 과거 제 1 산출값에 비해서 클 때에는, 상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 증가하는 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항과, 상기 현재 센서출력값을 사용하는 증가강조항으로서, 단조롭게 증가하는 증가기간과 이것에 계속해서 단조롭게 감소하는 감소기간을 가지는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 증가기간에는, 상기 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 증가강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 1 산출값의 측이 작아지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 증가율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 1 산출값이 작아지게 되고, 상기 감소기간에는, 상기 가상 현재 제 1 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 1 산출값의 변화의 기울기가 커지게 되는 증가강조항으로 이루어지는 제 1 산출식에 의해서 상기 현재 제 1 산출값을 상기 현재 센서출력값을 사용하여 산출하고, 상기 현재 센서출력값이 상기 m회 과거 제 1 산출값에 비해서 작을 때에는 상기 현재 센서출력값을 상기 현재 제 1 산출값으로 하는 제 1 산출수단과;
상기 저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였을 때에, 상기 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치이다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값이 증대하는 구성으로 되어 있다. 또, 현재 센서출력값(S(n))이 m회 과거 제 1 산출값(C1(n-m))보다도 클 때에는(S(n)＞C1(n-m)), 제 1 산출식에 의해서 산출한 현재 제 1 산출값을 사용한다.
상기 제 1 산출식은 기준항 외에 증가강조항을 가진다. 따라서, 가스농도가 상승하는 등으로 인하여 센서출력값이 증가하면(S(n)＞S(n-1)일 때), 제 1 산출식에 의해서 산출되는 현재 제 1 산출값은, 증가강조항이 없는 경우, 즉 추종항이나 증가항만으로 한 가상 제 1 산출식을 사용하여 산출한 가상 현재 제 1 산출값보다도 작은 값이 된다. 따라서, 고농도신호 발생수단에서 센서출력값과 현재 제 1 산출값의 차나 비율을 한계값과 비교하는 등, 센서출력값과 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였는지 아닌지를 판단함에 있어서, 증가강조항이 없는 경우에 비해서 센서출력값의 증가가 강조된 결과가 되어 조기에 가스농도의 상승을 검지할 수 있다.
그런데, 본 발명과는 다르게, 현재 센서출력값(S(n))과 m회 과거 제 1 산출값(C1(n-m))의 대소에 관계없이 상기한 제 1 산출식에 의해서 현재 제 1 산출값을 산출하고, 이것을 계속해서 사용하는 것으로 하면, 센서출력값(S(n))이 감소한 경우에, 현재 제 1 산출값(C1(n))이 상대적으로 증가하여, 경우에 따라서는 이제까지와는 반대인 C1(n)＞S(n)으로 되어 역전상태로 되는 경우가 있다. 이와 같이 되면, 그 후에 가스농도가 상승하여 센서출력값(S(n))이 커지게 되어도, 센서출력값과 현재 제 1 산출값의 차가 한계값을 넘는(S(n)-C1(n)＞SH : SH는 한계값) 등 제 1 관계를 만족시키기 어렵게 됨으로써 가스검출이 늦어지는 일이 있다.
이것에 대해서, 본 발명에서는, S(n)＜C1(n-m)으로 될 때에는 강제적으로 C1(n)=S(n)으로 되기 때문에 C1(n)＞S(n)으로 되는 역전상태가 해소된다. 따라서, 그 이후에 농도상승이 발생하면 센서출력값이 증가하게 되고, 현재 제 1 산출값은 C1(n)=S(n)의 상태를 기점으로 하여 센서출력값에 완만하게 추종하는 혹은 증가하는 가상 현재 제 1 산출값보다도 상대적으로 작은 값이 되기 때문에, 센서출력값과 현재 제 1 산출값의 차나 비율 등의 제 1 관계를 보다 빠르게 만족시킬 수 있어 조기에 가스농도의 상승을 검지할 수 있다.
또한, m회 과거 제 1 산출값(C1(n-m))에 있어서의 「소정 사이클 수(m)」는, 사용하는 가스센서소자의 응답성, 사이클 시간(샘플링 주기), 습도나 온도 그 외의 외란 요인의 크기나 이것에 의한 변동의 최단기간 등을 고려하여 선택하면 되나, 통상은 작은 수로 하는 것이 바람직하며, 수회 이하가 바람직하다. 1회로 하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 전회 제 1 산출값(C1(n-1))을 사용하는 것이 바람직하다.
또, 청구항 3에 기재된 해결수단은, 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,
상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값이 감소하는 취득수단과;
저농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 현재의 제 1 산출값인 현재 제 1 산출값을 현재의 상기 센서출력값인 현재 센서출력값을 사용하여 제 1 산출식에 의해서 산출하는 제 1 산출수단으로서, 상기 제 1 산출식은, 상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 감소하는 감소항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항과, 상기 현재 센서출력값을 사용하는 감소강조항으로서, 단조롭게 감소하는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 감소강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 1 산출값의 측이 커지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 감소율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 1 산출값이 커지게 되는 감소강조항으로 이루어지는 제 1 산출수단과;
상기 저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였을 때에, 상기 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치이다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값이 감소하는 구성으로 되어 있다. 또, 현재 제 1 산출값을 산출하는 제 1 산출식은 추종항 및 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항 외에 감소강조항을 가진다. 따라서, 가스농도가 상승하는 등으로 인하여 센서출력 값이 감소하면, 제 1 산출식에 의해서 산출되는 현재 제 1 산출값은, 감소강조항이 없는 경우, 즉 추종항이나 감소항만으로 한 가상 제 1 산출식을 사용하여 산출한 가상 현재 제 1 산출값보다도 큰 값이 된다. 따라서, 고농도신호 발생수단에서 센서출력값과 현재 제 1 산출값의 차나 비율을 한계값과 비교하는 등, 센서출력값과 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였는지 아닌지를 판단함에 있어서, 감소강조항이 없는 경우에 비해서 센서출력값의 감소가 강조된 결과가 되어 조기에 가스농도의 상승을 검지할 수 있다.
그런데, 센서출력값은, 가스농도가 낮은 상태 그대로 되어 있음에도 불구하고 습도나 온도 등의 외란에 의해서 센서출력값이 서서히 증가 혹은 감소하는 드리프트가 발생하는 일이 있다. 특히, 센서출력값이 서서히 감소하는 방향으로 드리프트할 경우에는, 가스농도가 변화하지 않았는데도 가스농도상승과 같은 방향으로 센서출력값이 변화하기 때문에 오검지로 되기 쉽다.
이것에 대해서, 본 발명의 가스검출장치에서는, 제 1 산출식이 감소강조항 외에 추종항 및 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항을 가진다. 상기 기준항에서는, 센서출력값이 시간과 함께 서서히 감소하면, 이것에 완만하게 추종하여 감소하는 값 혹은 센서출력값의 변화에 관계없이 서서히 감소하는 값이 산출된다. 한편, 센서출력값이 서서히 감소하는 경우, 즉 감소율이 작은 경우에는, 감소강조항의 성질에 의해서, 산출되는 현재 제 1 산출값이 그다지 커지지 않는다. 즉, 감소율이 작은 경우에는, 감소강조항의 현재 제 1 산출값에 대한 기여는 감소율이 큰 경우에 비해서 상대적으로 작아지게 된다. 따라서, 현재 제 1 산출값에 있 어서의 기준항의 기여가 커지게 된다. 따라서, 이와 같이 기준항의 영향을 크게 받은 현재 제 1 산출값을 사용함으로써, 센서출력값의 드리프트에 의한 오검지를 방지할 수 있다.
또한, 감소강조항으로서는 센서출력값을 사용하며, 단조롭게 감소하는 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 감소강조항이 있는 때에 산출되는 현재 제 1 산출값의 측이 커지게 되는 것 같은 항이라면 되며, 예를 들면, 제 1 산출식을, 현재 제 1 산출값 C1(n)=C1(n-1)+k5[S(n)-C1(n-1)]-k6[S(n)-S(n-t)]으로 한 경우에 있어서의 -k6[S(n)-S(n-t)]의 항이나, 현재 제 1 산출값 C1(n)={S(n)+S(n-1)+ ……S(n-m)}/m-k7[E-S(n)]으로 한 경우에 있어서의 -k7[E-S(n)]의 항 등을 들 수 있다. 단, S(n)은 현재의 센서출력값, k5, k6, k7은 양수의 계수, 0＜k5＜1, n, m, t는 양수의 정수(整數), E는 정수(定數)이다.
또, 가상 현재 제 1 산출값과 현재 제 1 산출값의 비교는, 시계열을 부여한 경우 중, 감소강조항 등이 산출되게 될 때까지의 초기기간을 제외하고 고찰하는 것은 물론이다.
또, 청구항 4에 기재된 해결수단은, 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,
상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값이 감소하는 취득수단과;
저농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 현재의 제 1 산출값인 현재 제 1 산출값을 산출하는 제 1 산출수단으로서, 현재의 센서출력값인 현재 센서출력값이 소정 사이클수 m만큼 과거에 산출된 상기 제 1 산출값인 m회 과거 제 1 산출값에 비해서 작을 때에는, 상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 감소하는 감소항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항과, 상기 현재 센서출력값을 사용하는 감소강조항으로서, 단조롭게 감소하는 감소기간과 이것에 계속해서 단조롭게 증가하는 증가기간을 가지는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 감소기간에는, 상기 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 감소강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 1 산출값의 측이 커지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 감소율이 큰 시계열을 부여한 경우일 수록 산출되는 상기 현재 제 1 산출값이 커지게 되고, 상기 증가기간에는, 상기 가상 현재 제 1 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 1 산출값의 변화의 기울기가 작아지게 되는 감소강조항으로 이루어지는 제 1 산출식에 의해서 상기 현재 제 1 산출값을 상기 현재 센서출력값을 사용하여 산출하고, 상기 현재 센서출력값이 상기 m회 과거 제 1 산출값에 비해서 클 때에는 상기 현재 센서출력값을 상기 현재 제 1 산출값으로 하는 제 1 산출수단과;
상기 저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였을 때에, 상기 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치이다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값이 감소하는 구성으로 되어 있다. 또, 현재 센서출력값(S(n))이 m회 과거 제 1 산출값(C1(n-m))보다도 작을 때에는(S(n)＜C1(n-m)), 제 1 산출식에 의해서 산출한 현재 제 1 산출값을 사용한다.
상기 제 1 산출식은 기준항 외에 감소강조항을 가진다. 따라서, 가스농도가 상승하는 등으로 인하여 센서출력값이 감소하면(S(n)＜S(n-1)일 때), 제 1 산출식에 의해서 산출되는 현재 제 1 산출값은, 감소강조항이 없는 경우, 즉 추종항이나 감소항만으로 한 가상 제 1 산출식을 사용하여 산출한 가상 현재 제 1 산출값보다도 큰 값이 되다. 따라서, 고농도신호 발생수단에서 센서출력값과 현재 제 1 산출값의 차나 비율을 한계값과 비교하는 등, 센서출력값과 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였는지 아닌지를 판단함에 있어서, 감소강조항이 없는 경우에 비해서 센서출력값의 감소가 강조된 결과가 되어 조기에 가스농도의 상승을 검지할 수 있다.
그런데, 본 발명과는 다르게, 현재 센서출력값(S(n))과 m회 과거 제 1 산출값(C1(n-m))의 대소에 관계없이 상기한 제 1 산출식에 의해서 현재 제 1 산출값을 산출하고, 이것을 계속해서 사용하는 것으로 하면, 센서출력값(S(n))이 증가한 경우에, 현재 제 1 산출값(C1(n))이 상대적으로 감소하여, 경우에 따라서는 이제까지와는 반대인 C1(n)＜S(n)으로 되어 역전상태로 되는 경우가 있다. 이와 같이 되면, 그 후에 가스농도가 상승하여 센서출력값(S(n))이 작아지게 되어도, 센서출력값과 현재 제 1 산출값의 차가 한계값을 넘는(C1(n)-S(n)＞SH : SH는 한계값) 등 제 1 관계를 만족시키기 어렵게 됨으로써 가스검출이 늦어지는 일이 있다.
이것에 대해서, 본 발명에서는, S(n)＞C1(n-m)으로 될 때에는 강제적으로 C1(n)=S(n)으로 되기 때문에 C1(n)＜S(n)으로 되는 역전상태가 해소된다. 따라서, 그 이후에 농도상승이 발생하면 센서출력값이 감소하게 되고, 현재 제 1 산출값은 C1(n)=S(n)의 상태를 기점으로 하여 센서출력값에 완만하게 추종하는 혹은 감소하는 가상 현재 제 1 산출값보다도 상대적으로 큰 값이 되기 때문에, 센서출력값과 현재 제 1 산출값의 차나 비율 등의 제 1 관계를 보다 빠르게 만족시킬 수 있어 조기에 가스농도의 상승을 검지할 수 있다.
또한, m회 과거 제 1 산출값(C1(n-m))에 있어서의 「소정 사이클 수(m)」는 적절하게 선택하면 되나, 통상은 작은 수로 하는 것이 바람직하며, 수회 이하가 바람직하다. 1회로 하는 것이, 즉 전회 제 1 산출값(C1(n-1))을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 청구항 5 및 청구항 6에 기재된 해결수단은, 청구항 2 및 청구항 4에 기재된 각각의 가스검출장치에 있어서, 상기 m회 과거 제 1 산출값은 전회에 산출한 전회 제 1 산출값인 가스검출장치로 하면 좋다.
본 발명의 가스검출장치에서는, m회 과거 제 1 산출값(C1(n-m))으로서 전회 제 1 산출값(C1(n-1))을 사용한다.
소정 사이클 수(m)가 2 이상인 경우에는, S(n)＞C1(n-m)으로 되면 강제적으 로 C1(n)=S(n)으로 되기 때문에, 과거의 제 1 산출값 C1(n-1), C1(n-2), ……, C1(n-m+1) 등이 대응하는 과거의 센서출력값 S(n-1), S(n-2), ……, S(n-m+1) 등에 대해서 역전상태로 되는 기간이 있을 수 있다. 청구항 2에 기재된 발명에 입각하여 말하면, 과거의 제 1 산출값(C1(n-p))이 (단, p는 m 이하의 양수의 정수) 대응하는 과거의 센서출력값(S(n-p))보다도 큰 값이 되는(C1(n-p)＞S(n-p)) 역전상태가 발생하는 기간이 있을 수 있다. 또, 청구항 4에 기재된 발명에 입각하여 말하면, 과거의 제 1 산출값(C1(n-p))이 대응하는 과거의 센서출력값(S(n-p))보다도 작은 값이 되는(C1(n-p)＜S(n-p)) 역전상태가 발생하는 기간이 있을 수 있다. 따라서, 이 역전상태의 기간에는 특정 가스의 농도 상승을 검지하기 어렵게 된다.
이것에 대해서, 본 발명에서와 같이 m=1, 즉 제 1 산출수단에 있어서, 전회 제 1 산출값(C1(n-1))과 현재 센서출력값S(n)을 비교할 경우에는 역전상태가 발생하는 일이 없기 때문에, 특정 가스의 농도 상승을 보다 빠르게 검지할 수 있다.
또한, 전회 제 1 산출값(C1(n-1))과 현재 센서출력값(S(n))을 대비하여, 새로이 현재 제 1 산출값(C1(n))을 산출할 것인지, 현재 센서출력값(S(n))을 현재 제 1 산출값(C1(n))으로 할 것인지(즉, 대입할 것인지)를 결정하기 때문에, 기억시켜 둘 제 1 산출값의 수가 적어 좋고, 또한 소비되는 메모리를 절약할 수 있다.
또한, 청구항 7 내지 청구항 12에 기재된 해결수단은, 청구항 1 내지 청구항 6에 기재된 각각의 가스검출장치에 있어서, 상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과, 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 제 2 산출값이 소정의 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단을 구비하는 가스검출장치이다.
본 발명의 가스검출장치에서는, 현재 센서출력값을 사용하여 산출한 제 2 산출값이 센서출력값과 현재 제 2 산출값의 차가 한계값을 넘는(S(n)-C2(n)＞SH : SH는 한계값) 등 제 2 관계를 만족하였을 때에 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생한다.
따라서, 고농도신호에서 저농도신호로 전환할 때에도 센서출력값을 반영한 제 2 산출값을 사용하여 판단하기 때문에 적절하게 전환할 수 있다.
또한, 제 2 산출값을 산출하는데 사용하는 식으로서는 센서출력값의 변화를 반영할 수 있는 식이라면 되나, 예를 들면, 이동평균값을 부여하는 식이나 적분값을 부여하는 식, C2(n)=C2(n-1)+ka[(S(n)-C2(n-1)]의 식으로 기술되는 식 (단, 0＜ka＜1), C2(n)=C2(n-1)+ka[S(n)-C2(n-1)]-kb[S(n)-S(n-r)]의 식으로 기술되는 식 (단, 0＜ka＜1, kb＞0, r은 양수의 정수), 미분값이나 2단계 미분값을 부여하는 식 등을 들 수 있다.
또한, 청구항 13 및 청구항 14에 기재된 해결수단은, 청구항 1 및 청구항 2에 기재된 각각의 가스검출장치에 있어서, 상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단으로서,
상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 제 2 추 종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 증가하는 제 2 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 제 2 기준항과, 상기 현재 센서출력값을 사용하는 제 2 증가강조항으로서, 단조롭게 증가하는 증가기간과 이것에 계속해서 단조롭게 감소하는 감소기간을 가지는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때, 상기 증가기간에는, 상기 제 2 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 2 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 상기 제 2 증가강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 2 산출값의 측이 작아지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 증가율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 2 산출값이 작아지게 되고, 상기 감소기간에는, 상기 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기가 커지게 되는 제 2 증가강조항으로 이루어지는 제 2 산출식에 의해서, 상기 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과;
상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 2 산출값이 상기 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치이다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 상기한 청구항 1 또는 청구항 2에 기재한 바와 같이, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값이 증가하는 구성으로 되어 있다. 또한, 제 2 기준항과 제 2 증가강조항으로 이루어지는 제 2 산출식에 의해서 현재 제 2 산출값을 산출한다. 여기서, 제 2 기준항은 센서 출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 제 2 추종항 및 센서출력값의 변화와는 관계없어 서서히 증가하는 제 2 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 항이다.
그런데, 제 2 증가강조항이 없다라고 하고, 상기 제 2 기준항만을 사용한 가상 제 2 산출식에 의해서 가상 현재 제 2 산출값을 산출하였다고 하면, 예를 들면, 긴 터널이나 지하주차장 등과 같이 긴 시간에 걸쳐서 서서히 가스농도가 상승하거나 긴 시간에 걸쳐서 가스농도가 높은 상태로 지속되면, 고농도신호의 발생기간에 있어서, 현재 제 2 산출값이 현재 센서출력값에 접근하기 때문에, 노이즈 등에 의해서 가상 현재 센서출력값이 일시적으로 저하하여도 양자의 차나 비율이 작아지게 되어 가스농도가 저하되었다고 오검지를 일으키는 일이 있을 수 있다.
이것에 대해서, 본 발명에서는 제 2 증가강조항을 더 가진다. 이 제 2 증가강조항은 단조롭게 증가하는 증가기간과 이것에 계속해서 단조롭게 감소하는 감소기간을 가지는 센서출력값의 시계열을 부여하였다고 가정하면, 증가기간에는, 상기 제 2 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 2 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 상기 제 2 증가강조항이 있는 때에 산출되는 현재 제 2 산출값의 측이 작아지게 되고, 또한 시계열로서 센서출력값의 증가율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 2 산출값이 작아지게 된다. 또, 감소기간에는 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기가 커지게 된다.
따라서, 제 2 증가강조항이 있음으로써, 고농도신호로 전환된 후, 가스농도 가 상승하여 센서출력값이 상승(증가)하고 있는 기간에는, 현재 제 2 산출값은 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 작아지게 된다. 즉, 센서출력값과 현재 제 2 산출값의 차나 비율이 센서출력값과 가상 현재 제 2 산출값의 차나 비율보다도 큰 상태가 된다. 따라서, 노이즈에 의해서 일시적으로 센서출력값이 저하된 경우에도, 양자의 차나 비율이 일시적으로 작아지기는 하지만 한계값 이하로 까지는 작아지기 어렵기 때문에, 오검지가 일어나기 어렵게 된다.
또한, 가스농도의 상승 이후에, 가스농도가 저하하여 센서출력값이 저하되면, 현재 제 2 산출값은 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 큰 기울기가 된다. 따라서, 가스농도의 저하 이전에는 가상 현재 제 2 산출값보다도 작았던 현재 제 2 산출값이 센서출력값의 저하와 함께 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기보다도 큰 기울기로 변화한다. 따라서, 센서출력값과 현재 제 2 산출값의 차는 급속히 작아지게 된다. 경우에 따라서는 현재 제 2 산출값의 측이 센서출력값보다도 커지게 되는 역전상태로 되는 일도 있다. 따라서, 센서출력값과 현재 제 2 산출값의 차분값이 한계값을 하회하는 등 제 2 관계를 만족시키면, 가스농도의 저하를 재빨리 검지할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 2 산출식을 사용한 현재 제 2 산출값에 의해서는, 센서출력값이 노이즈 등에 의해서 약간 저하된 정도에서는 농도저하로 오검지하지 않지만, 센서출력값이 크게 저하되거나 연속해서 저하되면 재빠르게 농도저하를 검출할 수 있다. 따라서, 확실하게 농도가 저하된 경우를 검지할 수 있고, 또한 재빠르게 검지할 수 있다.
또한, 청구항 15 및 청구항 16에 기재된 해결수단은, 청구항 3 및 청구항 4에 기재된 각각의 가스검출장치에 있어서, 상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단으로서,
상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 제 2 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 감소하는 제 2 감소항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 제 2 기준항과, 상기 현재 센서출력값을 사용하는 제 2 감소강조항으로서, 단조롭게 감소하는 감소기간과 이것에 계속해서 단조롭게 증가하는 증가기간을 가지는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때, 상기 감소기간에는, 상기 제 2 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 2 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 상기 제 2 감소강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 2 산출값의 측이 커지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 감소율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 2 산출값이 커지게 되고, 상기 증가기간에는, 상기 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기가 작아지게 되는 제 2 감소강조항으로 이루어지는 제 2 산출식에 의해서, 상기 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과;
상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 2 산출값이 상기 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치 이다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 상기한 청구항 3 또는 청구항 4에 기재한 바와 같이, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값이 감소하는 구성으로 되어 있다. 또한, 제 2 기준항과 제 2 감소강조항으로 이루어지는 제 2 산출식에 의해서 현재 제 2 산출값을 산출한다. 여기서, 제 2 기준항은 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 제 2 추종항 및 센서출력값의 변화와는 관계없어 서서히 감소하는 제 2 감소항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 항이다.
그런데, 제 2 감소강조항이 없다라고 하고, 상기 제 2 기준항만을 사용한 가상 제 2 산출식에 의해서 가상 현재 제 2 산출값을 산출하였다고 하면, 예를 들면, 긴 터널이나 지하주차장 등과 같이 긴 시간에 걸쳐서 서서히 가스농도가 상승하거나 긴 시간에 걸쳐서 가스농도가 높은 상태로 지속되면, 고농도신호의 발생기간에 있어서, 가상 현재 제 2 산출값이 현재 센서출력값에 접근하기 때문에, 노이즈 등에 의해서 가상 현재 센서출력값이 일시적으로 상승하여도 양자의 차나 비율이 작아지게 되어 가스농도가 저하되었다고 오검지를 일으키는 일이 있을 수 있다.
이것에 대해서, 본 발명에서는 제 2 감소강조항을 더 가진다. 이 제 2 감소강조항은 단조롭게 감소하는 감소기간과 이것에 계속해서 단조롭게 증가하는 증가기간을 가지는 센서출력값의 시계열을 부여하였다고 가정하면, 감소기간에는, 상기 제 2 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 2 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 상기 제 2 감소강조항이 있는 때에 산출되는 현재 제 2 산출값의 측이 커지게 되고, 또한 시계열로서 센서출력값의 감소율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 2 산출값이 커지게 된다. 또, 증가기간에는 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기가 작아지게 된다.
따라서, 제 2 감소강조항이 있음으로써, 고농도신호로 전환된 후, 가스농도가 상승하여 센서출력값이 저하(감소)되고 있는 기간에는, 현재 제 2 산출값은 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 커지게 된다. 즉, 현재 제 2 산출값과 센서출력값의 차나 비율이 가상 현재 제 2 산출값과 센서출력값의 차나 비율보다도 큰 상태가 된다. 따라서, 노이즈에 의해서 일시적으로 센서출력값이 상승한 경우에도, 양자의 차나 비율이 일시적으로 작아지기는 하지만 한계값 이하로 까지는 작아지기 어렵기 때문에, 오검지가 일어나기 어렵게 된다.
또한, 가스농도의 상승 이후에, 가스농도가 저하하여 센서출력값이 상승하면, 현재 제 2 산출값은 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 작은 기울기가 된다. 따라서, 가스농도의 저하 이전에는 가상 현재 제 2 산출값보다도 컸었던 현재 제 2 산출값이 센서출력값의 증가와 함께 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기보다도 작은 기울기로 변화한다. 따라서, 현재 제 2 산출값과 센서출력값의 차는 급속히 작아지게 된다. 경우에 따라서는 현재 제 2 산출값의 측이 센서출력값보다도 작아지게 되는 역전상태가 되는 일도 있다. 따라서, 현재 제 2 산출값과 센서출력값의 차분값이 한계값을 하회하는 등 제 2 관계를 만족시키면, 가스농도의 저하를 재빨리 검지할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 2 산출식을 사용한 현재 제 2 산출값에 의해서는, 센서출력값이 노이즈 등에 의해서 약간 상승한 정도에서는 농도저하로 오검지하지 않지만, 센서출력값이 크게 상승하거나 연속해서 상승하면 재빠르게 농도저하를 검출할 수 있다. 따라서, 확실하게 농도가 저하된 경우를 검지할 수 있고, 또한 재빠르게 검지할 수 있다.
또한, 청구항 17에 기재된 해결수단은, 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,
상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값(S(n))을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값(S(n))이 증대하는 취득수단과; (단, n은 시계열의 순서를 나타내는 정수),
저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ①에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 1 베이스값 산출수단과;
B(n)=B(n-1)+k1[S(n)-B(n-1)]-k2[S(n)-S(n-q)] ……①
(단, k1, k2는 제 1, 제 2 계수이고, 0＜k1＜1, k2＞0, q는 양수의 정수),
상기 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))으로부터 하기 식 ②에 따라서 차분값(D(n))을 산출하는 차분값 산출수단과;
D(n)=S(n)-B(n) ……②
상기 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치이다.
우선, 베이스값(B(n))에 대해서 설명한다. 식 ① 중의 B(n-1)+k1[S(n)-B(n- 1)]의 항은 센서출력값(S(n))의 변동에 대해서 추종하면서 센서출력값(S(n))보다도 완만하게 변화하는 추종항이다. 이 추종항은, 제 1 계수(k1)의 값을 변화시키면, 센서출력값(S(n))에 대한 추종의 속도(민감성)가 변화하는 성질을 가지며, 제 1 계수(k1)가 커지게(1에 가깝게) 되면 센서출력값(S(n))에 대해서 상대적으로 재빠르게 민감하게 추종한다. 반대로, 제 1 계수(k1)가 작아지게(0에 가깝게) 되면 상대적으로 변화가 완만하게 되어 센서출력값(S(n))에 대해서 천천히 추종한다. 한편, -k2[S(n)-S(n-q)]의 항은 미분값을 산출하는 증가강조항이다. 예를 들면, q회 과거 센서출력값(S(n-q))에 비해서 현재 센서출력값(S(n))이 증가(S(n)＞S(n-q))하면, 이 항을 없애고 상기한 추종항만으로 하여 산출한 경우의 가상 베이스값에 비해서, 베이스값(B(n))은 작은 값이 되다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값(S(n))이 증대하도록 구성되어 있다. 또, 상기 가스검출장치에서는, 저농도신호를 발생하고 있는 기간에는 제 1 베이스값 산출수단을 사용하여 베이스값(B(n))을 산출한다. 또한, 차분값 산출수단에 의해서 차분값(D(n))을 산출하고, 고농도신호 발생수단에서는, 이 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때, 즉 D(n)=S(n)-B(n)＞Tu일 때에는 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생한다.
상기 제 1 베이스값 산출수단에서는, 저농도신호를 발생하고 있는 기간에는 상기 식 ①을 사용하여 베이스값(B(n))을 새로이 산출한다.
이 식 ①에 의해서 산출된 베이스값(B(n))은, 상기한 바와 같이, 센서출력값 (S(n))이 증가하면, 상기한 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 베이스값, 즉 추종항만에 의해서 산출된 값은, 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 한편, 증가강조항을 포함하여 산출한 베이스값(B(n))은 가상 베이스값보다도 작은 값이 된다. 따라서, 식 ②에 의해서 산출되는 차분값 (D(n))은 센서출력값과 가상 베이스값의 가상 차분값에 비해서 큰 값이 되기 때문에, 가상 차분값보다도 차분값(D(n))의 측이 고농도 한계값(Tu)보다도 커지기 쉽다. 즉, 가스농도의 상승에 수반되는 센서출력값의 상승을 빨리 검지하여 고농도신호를 발생할 수 있다.
또, 식 ①에서는, 상기한 바와 같이, 추종항에 의해서 산출한 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 따라서, 온도나 습도 등의 변화에 의한 드리프트의 영향에 의해서 가스농도가 상승하였다고 오검지되는 것이 방지되므로, 확실하게 가스검지를 할 수 있다.
또한, 청구항 18에 기재된 해결수단은, 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,
상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값(S(n))을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값(S(n))이 증대하는 취득수단과; (단, n은 시계열의 순서를 나타내는 정수),
저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 베이스값(B(n))을 산출하는 제 1 베이스값 산출수단으로서, 상기 센서출력값(S(n))이 전회에 산출한 베이스값인 전회 베이스값(B(n-1))보다 클 때, 하기 식 ①에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하고,
B(n)=B(n-1)+k1[S(n)-B(n-1)]-k2[S(n)-S(n-q)] ……①
(단, k1, k2는 제 1, 제 2 계수이고, 0＜k1＜1, k2＞0, q는 양수의 정수)
상기 센서출력값(S(n))이 상기 전회 베이스값(B(n-1))보다도 작을 때, 하기 식 ③에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 1 베이스값 산출수단과;
B(n)=S(n) ……③
상기 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))으로부터 하기 식 ②에 따라서 차분값(D(n))을 산출하는 차분값 산출수단과;
D(n)=S(n)-B(n) ……②
상기 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치로 하면 좋다.
식 ①에 의해서 얻어지는 베이스값의 성질에 대해서는 이미 설명하였다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값(S(n))이 증대하도록 구성되어 있다. 또, 상기 가스검출장치에서는, 저농도신호를 발생하고 있는 기간에는 제 1 베이스값 산출수단을 사용하여 베이스값(B(n))을 산출한다. 또한, 차분값 산출수단에 의해서 차분값D(n)을 산출하고, 고농도신호 발생수단에서는, 이 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때, 즉 D(n)=S(n)-B(n)＞Tu일 때에는 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생한다.
상기 제 1 베이스값 산출수단에서는, 저농도신호를 발생하고 있는 기간 중에 새로이 얻어진 센서출력값(S(n))이 전회 베이스값(B(n-1)) 이상 일 때에는 식 ①을 사용하여 베이스값(B(n))을 새로이 산출한다.
상기한 바와 같이, 센서출력값(S(n))이 증가하면, 상기 식 ① 중의 제 3 항(증가강조항)을 없애고서 산출한 가상 베이스값, 즉 제 1, 제 2 항(추종항)만에 의해서 산출된 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 한편, 증가강조항을 포함한 식 ①에 의해서 산출한 베이스값(B(n))은 가상 베이스값보다도 작은 값이 된다. 따라서, 식 ②에 의해서 산출되는 차분값 (D(n))은 센서출력값과 가상 베이스값의 가상 차분값에 비해서 큰 값이 되기 때문에, 가상 차분값보다도 차분값(D(n))의 측이 고농도 한계값(Tu)보다도 커지기 쉽다. 즉, 가스농도의 상승에 수반되는 센서출력값의 상승을 빨리 검지하여 고농도신호를 발생할 수 있다.
또, 식 ①에서는, 상기한 바와 같이 추종항에 의해서 산출한 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 따라서, 온도나 습도 등의 변화에 의한 드리프트의 영향에 의해서 가스농도가 상승하였다고 오검지되는 것이 방지되므로, 확실하게 가스검지를 할 수 있다.
한편, 센서출력값(S(n))이 전회 베이스값(B(n-1))보다도 작을 때에는, 제 1 베이스값 산출수단에서는 상기 식 ③을 사용하여 베이스값을 산출한다. 즉, 현재의 센서출력값(S(n))을 베이스값(B(n))에 대입한다. 이것에 의해서, 전회 베이스값 (B(n-1))에 관계없이 새로이 산출하는 베이스값(B(n))은 센서출력값(S(n))에 강제적으로 일치되게 된다.
이와 같이 하면, 차회(소정 사이클 시간 경과시)에도 센서출력값(S(n))이 전회의 센서출력값(S(n-1))보다도 작은 값이 되면, S(n)＜B(n-1)(=S(n-1))이 되기 때 문에 베이스값(B(n))에는 센서출력값(S(n))이 대입된다. 따라서, 그 후 계속해서 센서출력값(S(n))이 전회의 센서출력값(S(n-1))보다도 작은 값이 되는 한은, 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))은 일치한 값이 된다. 즉, 베이스값(B(n))은 센서출력값(S(n))에 일치하여 변화한다.
그런데, 상황이 바뀌어 가스농도가 상승하여 센서출력값이 전회보다도 커지게 되면, 즉 S(n)＞S(n-1)(=B(n-1))이 되면, 그 시점에서 센서출력값(S(n))은 전회 베이스값(B(n-1))보다도 큰 값이 되기 때문에, 상기한 바와 같이 식 ①에 따라서 베이스값(B(n))이 산출되게 된다. 따라서, 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))간에는 양수의 차분값(D(n))이 발생하기 때문에, 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 커지게 되면, 고농도신호가 발생된다. 이와 같이 그 이전의 베이스값(B(n))의 변화에 관계없이, 즉 그 이전의 가스농도의 변화에 관계없이 가스농도의 상승을 조기 단계에서 포착할 수 있다.
또한, 청구항 19 및 청구항 20에 기재된 해결수단은, 청구항 17 및 청구항 18에 기재된 각각의 가스검출장치에 있어서, 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ④에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 2 베이스값 산출수단과;
B(n)=B(n-1)+k3[S(n)-B(n-1)]-k4[S(n)-S(n-r)] ……④
(단, k3, k4는 제 3, 제 4 계수이고, 0＜k3＜1, k4＞0, r은 양수의 정수)
상기 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)보다도 작을 때에 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치로 하는 것이 좋다.
본 발명의 가스검출장치에서는, 고농도신호의 발생기간에 있어서 식 ④에 의해서 베이스값을 산출한다. 여기서, 식 ④에 의해서 산출되는 베이스값은 식 ①에 의해서 산출되는 베이스값과 같은 성질을 가진다. 즉, 식 ④ 중의 B(n-1)+k3[S(n)-B(n-1)]의 항은 센서출력값(S(n))의 변동에 대해서 추종하면서 센서출력값(S(n))보다도 완만하게 변화하는 제 2 추종항이다.
또, -k4[S(n)-S(n-r)]의 항은 미분값을 산출하는 제 2 증가강조항이고, r회 과거 센서출력값(S(n-r))에 비해서 현재의 센서출력값(S(n))이 증가(S(n)＞S(n-r))하면, 이 항을 없애고서 상기한 제 2 추종항만으로 하여 산출한 경우의 가상 베이스값에 비해서, 베이스값(B(n))은 작은 값이 된다. 또한, 센서출력값이 증가한 후에 감소하여, r회 과거 센서출력값(S(n-r))에 비해서 현재 센서출력값(S(n))이 작아지게 되면(S(n)＜S(n-r)), 이 제 2 증가강조항이 이제까지와는 반대로 양수의 값이 되기 때문에, 가상 베이스값에 비해서, 베이스값(B(n))은 급속하게 센서출력값 (S(n))에 가까와진다.
본 발명의 가스검출장치에서는, 고농도신호를 발생하고 있는 기간에는 제 2 베이스값 산출수단을 사용하여 이와 같은 베이스값(B(n))을 산출한다. 또한, 저농도신호 발생수단에서는 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)보다도 작을 때, 즉 D(n)=S(n)-B(n)＜Td일 때에는 고농도신호 대신에 저농도신호를 발생한다.
상기 제 2 베이스값 산출수단에서는, 고농도신호를 발생하고 있는 기간에는 상기 식 ④를 사용하여 베이스값(B(n))을 새로이 산출한다.
상기한 바와 같이, 센서출력값(S(n))이 증가하면, 상기 식 ④ 중의 제 2 증 가강조항을 없애고서 산출한 가상 베이스값, 즉 제 2 추종항만에 의해서 산출된 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 한편, 제 2 증가강조항을 포함한 식 ④에 의해서 산출한 베이스값(B(n))은 가상 베이스값보다도 작은 값이 된다. 따라서, 저농도신호에서 고농도신호로 전환된 후, 가스농도가 더 상승하여 센서출력값(S(n))이 상승하면, 베이스값(B(n))은 식 ④에 있어서의 제 2 증가강조항이 있는 만큼 가상 베이스값보다도 작은 값이 된다. 따라서, 가스농도가 높은 기간 중에 노이즈에 의해서 일시적으로 센서출력값이 저하하더라도 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)을 하회하기 어렵게 되므로, 저농도신호를 발생하는 오동작을 방지할 수 있다.
한편, 가스농도가 저하하여 센서출력값이 저하되면, 상기한 바와 같이 베이스값(B(n))이 급속하게 센서출력값(S(n))에 가까와지기 때문에, 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)을 하회하여 조기에 가스농도의 저하를 검지함으로써 저농도신호를 발생할 수 있다.
또한, 제 2 증가강조항에서 사용하는 r회 과거 센서출력값(S(n-r))으로서는 증가강조항에서 사용한 q회 과거 센서출력값(S(n-q))과 같은 것으로 사용하는, 즉 r=q로 하는 것이 바람직하다. 기억시켜 두어야 할 과거의 센서출력값의 수를 적게 하거나 공통식에 의해서 산출하도록 함으로써 프로그램의 부담을 경감할 수 있다. 또, 고농도신호와 저농도신호로의 전환 전후에서, 산출에 사용하는 과거 센서출력값의 회수가 변경되는 것에 기인하여 베이스값이 급변하는 것도 피할 수 있기 때문이다.
또한, 청구항 21에 기재된 해결수단은, 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,
상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값(S(n))을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값(S(n))이 감소하는 취득수단과; (단, n은 시계열의 순서를 나타내는 정수),
저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ⑤에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 3 베이스값 산출수단과;
B(n)=B(n-1)+k5[S(n)-B(n-1)]-k6[S(n)-S(n-t)] ……⑤
(단, k5, k6는 제 5, 제 6 계수이고, 0＜k5＜1, k6＞0, t는 양수의 정수)
상기 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))으로부터 하기 식 ⑥에 따라서 차분값(D(n))을 산출하는 차분값 산출수단과;
D(n)=S(n)-B(n) ……⑥
상기 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치이다.
우선, 베이스값(B(n))에 대해서 설명한다. 식 ⑤ 중의 B(n-1)+k5[S(n)-B(n-1)]의 항은 센서출력값(S(n))의 변동에 대해서 추종하면서 센서출력값(S(n))보다도 완만하게 변화하는 추종항이다. 이 추종항은, 제 5 계수(k5)의 값을 변화시키면, 센서출력값(S(n))에 대한 추종의 속도(민감성)가 변화하는 성질을 가지며, 제 5 계수(k5)가 커지게(1에 가깝게) 되면 센서출력값(S(n))에 대해서 상대적으로 재빠르게 민감하게 추종한다. 반대로, 제 5 계수(k5)가 작아지게(0에 가깝게) 되면 상대 적으로 변화가 완만하게 되어 센서출력값(S(n))에 대해서 천천히 추종한다. 한편, -k6[S(n)-S(n-t)]의 항은 미분값을 산출하는 감소강조항이다. 예를 들면, t회 과거 센서출력값(S(n-t))에 비해서 현재 센서출력값(S(n))이 감소(S(n)＜S(n-t))하면, 이 항을 없애고 상기한 추종항만으로 하여 산출한 경우의 가상 베이스값에 비해서, 베이스값(B(n))은 큰 값이 되다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값(S(n))이 감소하도록 구성되어 있다. 또, 상기 가스검출장치에서는, 저농도신호를 발생하고 있는 기간에는 제 3 베이스값 산출수단을 사용하여 베이스값(B(n))을 산출한다. 또한, 차분값 산출수단에 의해서 차분값(D(n))을 산출하고, 고농도신호 발생수단에서는, 이 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때, 즉 D(n)=B(n)-S(n)＞Tu일 때에는 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생한다.
상기 제 3 베이스값 산출수단에서는, 저농도신호를 발생하고 있는 기간에는 상기 식 ⑤를 사용하여 베이스값(B(n))을 새로이 산출한다.
이 식 ⑤에 의해서 산출된 베이스값(B(n))은, 상기한 바와 같이, 센서출력값 (S(n))이 감소하면, 상기한 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 베이스값, 즉 추종항만에 의해서 산출된 값은, 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 한편, 감소강조항을 포함하여 산출한 베이스값(B(n))은 상기한 바와 같이 가상 베이스값보다도 큰 값이 된다. 따라서, 식 ⑥에 의해서 산출되는 차분값(D(n))은, 가상 베이스값과 센서출력값의 가상 차분값에 비해서 큰 값이 되기 때문에, 가상 차분값보다도 차분값(D(n))의 측이 고농도 한계값(Tu)보다 도 커지기 쉽다. 즉, 가스농도의 상승에 수반되는 센서출력값의 저하를 빨리 검지하여 고농도신호를 발생할 수 있다.
또, 식 ⑤에서는, 상기한 바와 같이, 추종항에 의해서 산출한 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 따라서, 온도나 습도 등의 변화에 의한 드리프트의 영향에 의해서 가스농도가 상승하였다고 오검지되는 것이 방지되므로, 확실하게 가스검지를 할 수 있다.
또한, 청구항 22에 기재된 해결수단은, 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,
상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값(S(n))을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값(S(n))이 감소하는 취득수단과; (단, n은 시계열의 순서를 나타내는 정수),
저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 베이스값(B(n))을 산출하는 제 3 베이스값 산출수단으로서, 상기 센서출력값(S(n))이 전회에 산출한 베이스값인 전회 베이스값(B(n-1))보다 작을 때, 하기 식 ⑤에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하고,
B(n)=B(n-1)+k5[S(n)-B(n-1)]-k6[S(n)-S(n-t)] ……⑤
(단, k5, k6는 제 5, 제 6 계수이고, 0＜k5＜1, k6＞0, t는 양수의 정수)
상기 센서출력값(S(n))이 상기 전회 베이스값(B(n-1))보다도 클 때, 하기 식 ⑦에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 3 베이스값 산출수단과;
B(n)=S(n) ……⑦
상기 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))으로부터 하기 식 ⑥에 따라서 차분값(D(n))을 산출하는 차분값 산출수단과;
D(n)=S(n)-B(n) ……⑥
상기 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치이다.
식 ⑤에 의해서 얻어지는 베이스값의 성질에 대해서는 이미 설명하였다.
본 발명의 가스검출장치에 있어서는, 취득수단은 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 센서출력값(S(n))이 감소하도록 구성되어 있다. 또, 상기 가스검출장치에서는, 저농도신호를 발생하고 있는 기간에는 제 3 베이스값 산출수단을 사용하여 베이스값(B(n))을 산출한다. 또한, 차분값 산출수단에 의해서 차분값D(n)을 산출하고, 고농도신호 발생수단에서는, 이 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때, 즉 D(n)=B(n)-S(n)＞Tu일 때에는 고농도신호를 발생한다.
상기 제 3 베이스값 산출수단에서는, 저농도신호를 발생하고 있는 기간 중에 새로이 얻어진 센서출력값(S(n))이 전회 베이스값(B(n-1)) 이하 일 때에는 식 ⑤를 사용하여 베이스값(B(n))을 새로이 산출한다.
상기한 바와 같이, 센서출력값(S(n))이 감소하면, 상기 식 ⑤ 중의 제 3 항(감소강조항)을 없애고서 산출한 가상 베이스값, 즉 제 1, 제 2 항(추종항)만에 의해서 산출된 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 한편, 감소강조항을 포함한 식 ⑤에 의해서 산출한 베이스값(B(n))은 가상 베이스값보다도 큰 값이 된다. 따라서, 식 ⑥에 의해서 산출되는 차분값(D(n)) 은 가상 베이스값과 센서출력값의 가상 차분값에 비해서 큰 값이 되기 때문에, 가상 차분값보다도 차분값(D(n))의 측이 고농도 한계값(Tu)보다도 커지기 쉽다. 즉, 가스농도의 상승에 수반되는 센서출력값의 저하를 빨리 검지하여 고농도신호를 발생할 수 있다.
또, 식 ⑤에서는, 상기한 바와 같이 추종항에 의해서 산출한 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 따라서, 온도나 습도 등의 변화에 의한 드리프트의 영향에 의해서 가스농도가 상승하였다고 오검지되는 것이 방지되므로, 확실하게 가스검지를 할 수 있다.
한편, 센서출력값(S(n))이 전회 베이스값(B(n-1))보다도 클 때에는, 제 3 베이스값 산출수단에서는 상기 식 ⑦을 사용하여 베이스값을 산출한다. 즉, 현재의 센서출력값(S(n))을 베이스값(B(n))에 대입한다. 이것에 의해서, 전회 베이스값 (B(n-1))에 관계없이 새로이 산출하는 베이스값(B(n))은 센서출력값(S(n))에 강제적으로 일치되게 된다.
이와 같이 하면, 차회(소정 사이클 시간 경과시)에도 센서출력값(S(n))이 전회의 센서출력값(S(n-1))보다도 큰 값이 되면, S(n)＞B(n-1)(=S(n-1))이 되기 때문에 베이스값(B(n))에는 센서출력값(S(n))이 대입된다. 따라서, 그 후 계속해서 센서출력값(S(n))이 전회의 센서출력값(S(n-1))보다도 큰 값이 되는 한은, 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))은 일치한 값이 된다. 즉, 베이스값(B(n))은 센서출력값 (S(n))에 일치하여 변화한다.
그런데, 상황이 바뀌어 가스농도가 상승하여 센서출력값이 전회보다도 작아 지게 되면, 즉 S(n)＜S(n-1)(=B(n-1))이 되면, 그 시점에서 센서출력값(S(n))은 전회 베이스값(B(n-1))보다도 작은 값이 되기 때문에, 상기한 바와 같이 식 ⑤에 따라서 베이스값(B(n))이 산출되게 된다. 따라서, 베이스값(B(n))과 센서출력값 (S(n))간에는 양수의 차분값(D(n))이 발생하기 때문에, 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 커지게 되면, 고농도신호가 발생된다. 이와 같이 그 이전의 베이스값(B(n))의 변화에 관계없이, 즉 그 이전의 가스농도의 변화에 관계없이 가스농도의 상승을 조기 단계에서 포착할 수 있다.
또, 청구항 23 및 청구항 24에 기재된 해결수단은, 청구항 21 및 청구항 22에 기재된 각각의 가스검출장치에 있어서, 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ⑧에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 4 베이스값 산출수단과;
B(n)=B(n-1)+k7[S(n)-B(n-1)]-k8[S(n)-S(n-u)]……⑧
(단, k7, k8은 제 7, 제 8 계수이고, 0＜k7＜1, k8＞0, u은 양수의 정수)
상기 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)보다도 작을 때에 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치로 하는 것이 좋다.
본 발명의 가스검출장치에서는, 고농도신호의 발생기간에 있어서 식 ⑧에 의해서 베이스값을 산출한다. 여기서, 식 ⑧에 의해서 산출되는 베이스값은 식 ⑤에 의해서 산출되는 베이스값과 같은 성질을 가진다. 즉, 식 ⑧ 중의 B(n-1)+k7[S(n)-B(n-1)]의 항은 센서출력값(S(n))의 변동에 대해서 추종하면서 센서출력값(S(n))보다도 완만하게 변화하는 제 2 추종항이다.
또, -k8[S(n)-S(n-u)]의 항은 미분값을 산출하는 제 2 감소강조항이고, u회 과거 센서출력값(S(n-u))에 비해서 현재의 센서출력값(S(n))이 감소(S(n)＜S(n-u))하면, 이 항을 없애고서 상기한 제 2 추종항만으로 하여 산출한 경우의 가상 베이스값에 비해서, 베이스값(B(n))은 큰 값이 된다. 또한, 센서출력값이 감소한 후에 증가하여, u회 과거 센서출력값(S(n-u))에 비해서 현재 센서출력값(S(n))이 작아지게 되면(S(n)＞S(n-r)), 이 제 2 감소강조항이 이제까지와는 반대로 음수의 값이 되기 때문에, 가상 베이스값에 비해서, 베이스값(B(n))은 급속하게 센서출력값 (S(n))에 가까와진다.
본 발명의 가스검출장치에서는, 고농도신호를 발생하고 있는 기간에는 제 2 베이스값 산출수단을 사용하여 이와 같은 베이스값(B(n))을 산출한다. 또한, 저농도신호 발생수단에서는 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)보다도 작을 때, 즉 D(n)=B(n)-S(n)＜Td일 때에는 고농도신호 대신에 저농도신호를 발생한다.
상기 제 4 베이스값 산출수단에서는, 고농도신호를 발생하고 있는 기간에는 상기 식 ⑧을 사용하여 베이스값(B(n))을 새로이 산출한다.
상기한 바와 같이, 센서출력값(S(n))이 감소하면, 상기 식 ⑧ 중의 제 2 감소강조항을 없애고서 산출한 가상 베이스값, 즉 제 2 추종항만에 의해서 산출된 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 한편, 제 2 감소강조항을 포함한 식 ⑧에 의해서 산출한 베이스값(B(n))은 가상 베이스값보다도 큰 값이 된다. 따라서, 저농도신호에서 고농도신호로 전환된 후, 가스농도가 더 상승하여 센서출력값(S(n))이 저하되면, 베이스값(B(n))은 식 ⑧에 있어 서의 제 2 감소강조항이 있는 만큼 가상 베이스값보다도 큰 값이 된다. 따라서, 가스농도가 높은 기간 중에 노이즈에 의해서 일시적으로 센서출력값이 상승하더라도 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)을 하회하기 어렵게 되므로, 저농도신호를 발생하는 오동작을 방지할 수 있다.
한편, 가스농도가 저하하여 센서출력값이 상승하면, 상기한 바와 같이 베이스값(B(n))이 급속하게 센서출력값(S(n))에 가까와지기 때문에, 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)을 하회하여 조기에 가스농도의 저하를 검지함으로써 저농도신호를 발생할 수 있다.
또한, 제 2 감소강조항에서 사용하는 u회 과거 센서출력값(S(n-u))으로서는 감소강조항에서 사용한 t회 과거 센서출력값(S(n-t))과 같은 것으로 사용하는, 즉 u=t로 하는 것이 바람직하다. 기억시켜 두어야 할 과거의 센서출력값의 수를 적게 하거나 공통식에 의해서 산출하도록 함으로써 프로그램의 부담을 경감할 수 있다. 또, 고농도신호와 저농도신호로의 전환 전후에서, 산출에 사용하는 과거 센서출력값의 회수가 변경되는 것에 기인하여 베이스값이 급변하는 것도 피할 수 있기 때문이다.
또, 청구항 25에 기재된 해결수단은, 청구항 1 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 기재된 가스검출장치를 포함하는 차량용 오토 벤틸레이션 시스템으로 하면 좋다.
본 발명의 차량용 오토 벤틸레이션 시스템은, 특정 가스의 농도변화에 따라서 고농도신호 및 저농도신호를 적절하게 발생하기 때문에, 이것을 사용하여 적절 하게 환기할 수 있다.
혹은, 외부공기 도입구와, 청구항 1 내지 청구항 24 중 어는 한 항에 기재된 가스검출장치와, 상기 저농도신호의 발생기간 중에는 상기 외부공기 도입구의 개폐장치를 개방상태로 하고 상기 고농도신호의 발생기간 중에는 상기 외부공기 도입구의 개폐장치를 페쇄상태로 하는 개폐지시신호를 출력하는 개폐지시수단을 구비하는 차량용 오토 벤틸레이션 시스템으로 하는 것이 바람직하다.
상기 차량용 오토 벤틸레이션 시스템에서는, 특정 가스의 농도에 따라서 상기 가스검출장치가 저농도신호 및 고농도신호를 발생하고, 저농도신호를 발생하고 있는 때에는 외부공기 도입구의 개폐장치를 개방상태로 하고, 고농도신호를 발생하고 있을 때에는 외부공기 도입구의 개폐장치를 폐쇄상태로 하는 개폐지지신호를 출력한다. 따라서, 특정 가스의 농도에 따라서 적절하게 외부공기 도입구의 개폐장치를 구동할 수 있다
(발명의 실시형태)
(제 1 실시형태)
본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 도 1∼도 4를 참조하여 설명한다.
도 1에 본 제 1 실시형태의 가스검출장치(10)의 회로도 및 블록도와, 이것을 포함하는 차량용 오토 벤틸레이션 시스템(100)의 개략 구성을 나타낸다. 이 오토 밴틸레이션 시스템(100)은 특정 가스의 농도변화에 따라서 농도신호(LV)를 출력하는 가스검출장치(10)와, 플랩(34)을 회동시켜서 내부공기 도입용 덕트(32) 및 외부공기 도입용 덕트(33)(외부공기 도입구) 중 어느 하나를 덕트(31)에 접속시키는 환 기계(30)와, 농도신호(LV)에 따라서 환기계(30)의 플랩(34)을 제어하는 전자제어 어셈블리(20)를 구비한다.
우선, 가스검출장치(10)에 대해서 설명한다.
상기 가스검출장치(10)는, 피측정가스(본 제 1 실시형태에서는 대기) 중에 NOx 등의 산화성 가스성분이 있는 경우에, 이것에 반응하여 산화성 가스성분의 농도 상승과 함께 센서저항값(Rs)이 상승하는 타입의 산화물 반도체의 가스센서소자 (11)를 사용한 것이다. 상기 가스센서소자(11)는 자동차의 차실 밖에 배치되어 설치된다.
상기 가스센서소자(11)를 사용하여 센서저항값 변환회로(14), 버퍼(13), A/D변환회로(15)로 이루어지는 센서출력값 취득회로(19)에 의해서 센서출력값(S(n))을 취득한다. 센서저항값 변환회로(14)는 상기 가스센서소자(11)의 센서저항값(Rs)에 대응한 센서출력전위(Vs)를 출력한다. 구체적으로는, 전원전압(Vcc)을 가스센서소자(11)와 검출저항값(Rd)을 가지는 검출저항(12)에 의해서 분압한 동작점(Pd)의 센서출력전위(Vs)를 버퍼(13)를 통해서 출력하도록 되어 있다. 따라서, 상기 센서저항값 변환회로(14)에서는 NOx 등의 산화성 가스의 농도가 상승하면, 센서저항값 (Rs)이 상승하여 센서출력전위(Vs)가 상승하도록 구성되어 있다.
버퍼(13)의 출력(센서출력전위(Vs))은 A/D변환회로(15)에 입력되고, 소정의 사이클 시간마다 디지탈화된 센서출력값(S(n))으로서 출력되어 마이크로컴퓨터(16)의 입력단자(17)에 입력된다. n은 순서를 나타내는 일련의 정수(整數)이다.
그리고, 상기 마이크로컴퓨터(16)의 출력단자(18)에서는 전자제어 어셈블리 (20)를 제어하기 위한 고농도신호와 저농도신호 중 어느 하나의 농도신호(LV)가 출력된다. 상기 전자제어 어셈블리(20)는 자동차의 내부공기순환 및 외부공기도입을 전환하는 환기계(30)의 플랩(34)을 제어하는 것이다. 이 전자제어 어셈블리(20)는, 구체적으로는 자동차의 실내에 연결되는 덕트(31)에 2갈래로 접속된 내부공기를 도입ㆍ순환시키는 내부공기 도입용 덕트(32)와 외부공기를 도입하는 외부공기 도입용 덕트(33)를 전환하는 플랩(34)을 제어하는 것이다.
상기 전자제어 어셈블리(20)에 있어서의 플랩구동회로(21)는, 마이크로컴퓨터(16)의 출력단자(18)로부터의 농도신호(LV){본 제 1 실시형태에 입각하여 말하면, NOx 등의 산화성 가스성분의 농도가 상승하였는지 하강하였는지를 나타내는 농도신호(LV)}에 따라서 액추에이터(22)를 동작시켜 플랩(34)를 회동시킴으로써 내부공기 도입용 덕트(32) 및 외부공기 도입용 덕트(33) 중 어느 하나를 덕트(31)에 접속시킨다.
예를 들면, 도 2의 플로차트에 나타낸 바와 같이, 스텝 S1에서 초기설정을 한 후, 스텝 S2에서 농도신호(LV)의 레벨을 취득하고, 스텝 S3에서 농도신호(LV)가 고농도신호인지 아닌지, 즉 고농도신호 발생중인지 아닌지를 판단한다. 여기서, No인 경우, 즉 저농도신호 발생중인 경우에는 특정 가스의 농도가 낮은 것이므로, 스텝 S4에서 플랩(34)의 개방을 지시한다. 따라서, 플랩(34)이 회동하여 외부공기 도입용 덕트(33)가 덕트(31)에 접속됨으로써 외부공기가 차실 내로 도입된다. 한편, 스텝 S3에서 Yes인 경우, 즉 고농도신호 발생중인 경우에는 차실 밖의 특정 가스의 농도가 높은 것이므로, 스텝 S5에서 플랩(34)의 폐쇄를 지시한다. 따라서, 플랩 (34)이 회동하여 내부공기 도입용 덕트(32)가 덕트(31)에 접속됨으로써 외부공기가 차단됨과 동시에 내부공기순환으로 된다.
덕트(31) 내에는 공기를 압송하는 팬(35)이 설치되어 있다. 또한, 플랩구동회로(21)는 농도신호(LV)만에 대응하여 플랩(34)을 개폐하도록 하여도 되지만, 예를 들면, 마이크로컴퓨터 등을 사용하여 가스검출장치(10)에 의한 농도신호(LV) 이외에, 도 1에서 파선으로 나타낸 바와 같이 실온센서나 습도센서, 외부공기 온도센서 등으로부터의 정보도 가미하여 플랩(34)을 개폐하도록 하여도 된다.
마이크로컴퓨터(16)에서는 입력단자(17)에 입력된 센서출력값(S(n))을 후술하는 흐름에 따른 처리를 함으로써 가스센서소자(11)의 센서저항값(Rs)이나 그 변화 등으로부터 산화성 가스성분의 농도변화를 검출한다. 상기 마이크로컴퓨터(16)는 공지의 구성으로 되어 있으며, 그 상세에 대해서는 도시하지 않았으나 연산을 하는 마이크로 프로세서, 프로그램이나 데이터를 일시 기억하여 두는 RAM, 프로그램이나 데이터를 유지하는 ROM 등을 포함한다. 또, 버퍼(13)나 A/D변환회로(15)도 포함하는 것을 사용할 수도 있다.
계속해서, 마이크로컴퓨터(16)에 있어서의 제어를 도 3의 플로차트를 따라서 설명한다.
자동차의 엔진이 구동되면 본 제어시스템이 기동한다. 가스센서소자(11)가 활성상태로 되는 것을 대기하고, 우선 스텝 S11에서 초기설정을 한다. 베이스값 (B(0))으로서 가스센서소자(11)가 활성상태로 된 당초의 센서출력값(S(0))을 기억하여 둔다(B(0)=S(0)). 또, 농도신호(LV)로서 저농도신호를 발생시켜 둔다. 구체적 으로는 농도신호(LV)를 로우레벨로 하여 둔다.
그 후, 스텝 S12로 진행하여 센서신호{즉, 센서출력전위(Vs)}를 소정의 사이클 시간마다 A/D변환한 현재 센서출력값(S(n))을 순차적으로 읽어 들인다. 이어서, 스텝 S13에서 현시점에서 농도신호(LV)가 하이레벨, 즉 특정 가스(본 제 1 실시형태에서는 산화성 가스)의 농도가 높은 레벨에 있는 것을 나타내는 고농도신호를 발생하고 있는지 아닌지를 판단한다. 여기서, No인 경우, 즉 특정 가스의 농도가 낮아 농도신호(LV)가 로우레벨인 저농도신호를 발생하고 있다면 스텝 S14로 진행한다. 한편, Yes인 경우, 즉 특정 가스의 농도가 높아 농도신호(LV)가 하이레벨인 고농도신호를 발생하고 있다면 스텝 S17로 진행한다.
우선, 저농도신호를 발생하고 있는 경우, 즉 스텝 S14로 진행한 경우에 대해서 설명한다.
스텝 S14에서는 현재 센서출력값(S(n))이 전회에 산출한 전회 베이스값(B(n-1)) 이상인지 아닌지를 판단한다. 여기서, S(n)≥B(n-1)인 경우(Yes)에는 스텝 S15로 진행하고, S(n)＜B(n-1)인 경우(No)에는 스텝 S16으로 진행한다.
스텝 S15에서는 전회 베이스값(B(n-1))과 현재 센서출력값(S(n))과 5회 과거 센서출력값(S(n-5))을 사용하여 하기 식 ①에 따라서 현재 베이스값(B(n))을 산출하고 스텝 S18로 진행한다.
식 ① : B(n)=B(n-1)+k1[S(n)-B(n-1)]-k2[S(n)-S(n-q)]
여기서, 제 1 계수(k1)는 0＜k1＜1이다. 또, 제 2 계수(k2)는 k2＞0이다. 또, q는 양수의 정수이고, 본 제 1 실시형태에서는 q=5이다.
상기한 바와 같이, 상기 식 ① 중의 B(n-1)+k1[S(n)-B(n-1)]의 기준항은 추종항만으로 이루어진다. 이 추종항에 의해서 산출한 값은, 사용하는 제 1 계수(k1)가 0＜k1＜1의 범위 내에서는 현재 센서출력값(S(n))에 추종하고, 또한 현재 센서출력값(S(n))보다도 완만하게 변화한다. 한편, -k2[S(n)-S(n-5)]의 항은 현재 센서출력값(S(n))과 5회 과거 센서출력값(S(n-5))의 차분값을 산출하는 항으로서, 센서출력값이 증가하는 경향에 있는 경우에 이것을 강조하는 증가강조항이다. 예를 들면, 센서출력값이 증가(S(n)＞S(n-5))하면, 증가강조항이 없다라고 한 경우, 즉 추종항만을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값(이하, KB(n)이라 표현한다)에 비해서, 식 ①을 사용한 현재 베이스값(B(n))은 작은 값이 된다(B(n)＜KB(n)).
여기서, 본 제 1 실시형태와는 다르게 가상 현재 베이스값(KB(n))을 사용한 경우에 대해서 고찰한다.
추종항을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값(KB(n))은 현재 센서출력값 (S(n))에 뒤져서 추종하기 때문에 S(n)과 KB(n)간에 차(差)가 발생한다. 이 성질을 이용하여, 후술하는 스텝 S18에서 현재 차분값(D(n)) 대신에 현재 센서출력값 (S(n))과 가상 현재 베이스값(KB(n))의 차분값인 가상 현재 차분값{이하, KD(n)이라 표현한다. KD(n)=S(n)-KB(n)}을 산출하고, 이것을 사용하면 특정 가스의 농도 상승을 검지할 수 있다. 즉, 가상 현재 차분값(KD(n))이 양수의 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하도록 하여 두면, 특정 가스의 농도 상승을 검출할 수 있다.
그런데, 본 제 1 실시형태에서는 가상 현재 베이스값(KB(n))이 아니라 식 ① 에 의해서 산출한 현재 베이스값(B(n))을 사용하기 때문에 가상 현재 베이스값 (KB(n))보다도 작은 값이 된다. 이것은 증가강조항이 있기 때문에, 즉 센서출력값이 증가하는 경향에 있다면 S(n)＞S(n-5)이 됨으로써 그 증가분의 k2배가 추종항에서 공제되기 때문이다. 즉, 센서출력값이 계속해서 증가하면, 현재 베이스값(B(n))은 가상 현재 베이스값(KB(n))에 비해서 매회 센서출력값의 증가분의 k2배만큼 작아지게 되고, 이것이 누적된다. 따라서, 후술하는 스텝 S18에서 산출하는 현재 차분값(D(n))은 가상 현재 차분값(KD(n))보다도 조기에 큰 값이 된다. 즉, 식 ①의 증가강조항에 의해서 센서출력값의 증가가 강조된 결과가 된다. 따라서, 이 증가강조항을 포함하는 식 ①을 사용함으로써 가상 현재 베이스값(KB(n))을 사용하는 경우보다도 조기에 특정 가스의 농도 상승을 검지할 수 있다.
또한, 온도나 습도 등의 변화에 의한 가스센서소자(11)의 센서저항값(Rs)의 드리프트에 의해서 센서출력값이 서서히 증가하는 경우에는, 식 ① 중의 증가강조항에 의해서 산출되는 값은 극히 작은 것으로 된다. 따라서, 산출되는 현재 베이스값(B(n))에 있어서의 증가강조항의 기여는 작고, 오히려 추종항의 기여가 상대적으로 커지게 된다. 그런데, 이 추종항은 드리프트에 의해서 서서히 증가하는 센서출력값(S(n))에 추종하여 변화한다. 따라서, 드리프트와 같은 완만한 변동만이 센서출력값(S(n))에 발생하고 있는 경우에는, 현재 베이스값(B(n))은 거의 이것에 추종하는 것으로 되기 때문에, 후술하는 스텝 S18에서 산출하는 양자의 차가 커지게 되는 일이 없어 드리프트에 의한 오검지도 방지할 수 있다.
한편, 스텝 S14에서 No인 경우에는, 스텝 S16으로 진행하여 현재 베이스값 (B(n))으로서 현재 센서출력값(S(n))을 대입(B(n)=S(n))하고 스텝 S18로 진행한다. 즉, 현재 센서출력값(S(n))이 전회 베이스값(B(n-1))보다 작은 경우에는, 현재 베이스값(B(n))을 현재 센서출력값(S(n))에 일치시킨다.
이와 같이 하는 것은 다음과 같은 이유에 의한다. 즉, 만일 스텝 S14, S16을 구비하지 않는 것으로 하면, 가스농도의 저하 등에 의해서 센서출력값이 감소(S(n)＜S(n-1))하였을 때에 식 ① 중의 증가강조항이 양수의 값이 되기 때문에, 식 ①에 의해서 산출되는 현재 베이스값(B(n))은 현제 센서출력값(S(n))에 가까와진다. 따라서, 센서출력값이 계속해서 감소할 경우 등에는 현재 센서출력값(S(n))보다도 현재 베이스값(B(n))의 측이 커지게 되는(S(n)＜B(n)) 역전상태로 되어, 후술하는 스텝 S18에서 산출하는 양자의 차(차분값(D(n))가 음수로 되는 경우가 발생한다. 이 역전상태로 되어 있는 기간에 가스농도가 상승으로 바뀌어 센서출력값(S(n))이 증가로 바뀌면, 센서출력값은 다시 증가하기 시작하지만, 후술하는 스텝 S20에서 차분값(D(n))이 양수의 고농도 한계값(Tu)을 넘을 때까지 시간이 걸리기 때문에, 가스농도의 상승 검출이 늦어지는 경우가 발생한다.
이것에 대해서, 본 제 1 실시형태와 같이 스텝 S14 및 S16을 구비하고, 스텝 S16에서 현재 베이스값(B(n))에 현재 센서출력값(S(n))을 대입하면, 현재 베이스값 (B(n))과 현재 센서출력값(S(n))이 일치하기 때문에 역전상태를 발생시키는 일이 없게 된다. 그 후, 센서출력값이 시간과 함께 계속해서 감소하는 등으로 인하여 S(n)＜B(n-1)=S(n-1)으로 되는 동안에는 스텝 S16에서 현재 베이스값(B(n))에 현재 센서출력값(S(n))이 대입된다.
따라서, 그 후, 가스농도가 저하에서 상승으로 바뀌어 센서출력값(S(n))도 감소에서 증가로 바뀌면, S(n)≥B(n-1)이 되기 때문에, 스텝 S14에서 Yes라고 판단됨으로써 스텝 S15에서 식 ①에 의해서 현재 베이스값(B(n))이 산출된다. 이 때 산출되는 현재 베이스값(B(n))은 전회 베이스값(B(n-1)){즉, 전회 센서출력값(S(n-1))(=B(n-1))}을 기점으로 하여 산출된다. 또한, 새로이 얻어진 현재 베이스값 (B(n))은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 완만하게 변화하는 가상 현재 베이스값 (KB(n))보다도 작다. 즉, S(n)＞KB(n)＞B(n)이라는 관계가 된다. 이후에도 센서출력값(S(n))이 증가하면, S(n)＞B(n-1)의 관계가 유지된다. 따라서, 특정 가스의 농도가 상승하면, 현재 센서출력값(S(n))과 현재 베이스값(B(n))의 차분값(D(n))은, 스텝 S14, S16을 구비하지 않은 경우에 비해서 또한 식 ①의 증가강조항을 없앤 경우에 비해서 조기에 커지기 때문에, 보다 빠르게 특정 가스의 농도 상승을 포착할 수 있게 된다.
스텝 S15 또는 S16에 이어서 스텝 S18에서는 차분값(D(n))을 D(n)=S(n)-B(n)의 식 ②에 따라서 산출하고, 스텝 S20에서 고농도 한계값(Tu)(Tu＞0)과 비교한다. D(n)＞Tu이 된 경우(Yes)에는 스텝 S22로 진행하고, D(n)≤Tu이 된 경우(No)에는 스텝 S22를 스킵하여 스텝 S24로 진행한다. 스텝 S20에서 사용하는 고농도 한계값 (Tu)은 특정 가스의 농도가 높게 되었는지 아닌지를 판단하는 한계값이다.
또한, 후술하는 바와 같이 채터링을 방지하기 위해서, 고농도 한계값(Tu)은 스텝 S21에 있어서의 저농도 한계값(Td)보다도 큰 값을 사용하고 있다. 다만, Tu=Td로 하여 스텝 S18과 S19를, 스텝 S20과 S21을 공통으로 할 수도 있다.
스텝 S20에서 Yes인 경우, 즉 D(n)＞Tu인 경우에는 현재 센서출력값(S(n))과 스텝 S15에서 식 ①에 따라서 산출한 현재 베이스값(B(n))의 차분값(D(n))이 커지게 된 것을 나타낸다. 즉, 특정 가스(산화성 가스)의 농도가 상승하였기 때문에 현재 센서출력값(S(n))이 상승하여 현재 베이스값(B(n))과의 차가 커지게 되었다고 생각할 수 있다. 그래서, 스텝 S22로 진행하여 고농도신호를 발생한다. 구체적으로는 농도신호(LV)를 하이레벨로 하고 스텝 S24로 진행한다.
한편, 스텝 S20에서 No인 경우, 즉 D(n)≤Tu인 경우에는 현재 센서출력값 (S(n))과 스텝 S15에서 식 ①에 따라서 산출한 현재 베이스값(B(n))의 차분값 (D(n))이 그다지 커지지 않은 것을 나타낸다. 즉, 특정 가스(산화성 가스)의 농도는 낮은 상태 그대로 되어 있다고 생각할 수 있다. 그래서, 스텝 S22를 스킵하여 저농도신호의 발생을 유지하고 스텝 S24로 진행한다. 구체적으로는 농도신호(LV)를 로우레벨로 유지한다.
그 후, 스텝 S24에서 스텝 S15 또는 스텝 S16에서 산출한 현재 베이스값 (B(n))을 기억하고, 스텝 S25에서 A/D샘플링의 사이클 시간의 타임 업을 기다린 후에, 스텝 S12로 되돌아가서 다시 센서출력값(S(n))을 취득한다.
계속해서, 고농도신호를 발생하고 있는 경우, 즉 스텝 S13에서 Yes라 판단되어 스텝 S17로 진행한 경우에 대해서 설명한다.
스텝 S17에서는 스텝 S15와 같은 식 ④를 사용하여 전회 베이스값(B(n-1))과 현재 센서출력값(S(n))과 5회 과거 센서출력값(B(n-5))으로부터 현재 베이스값 (B(n))을 산출하고, 스텝 S19로 진행한다.
식 ④ : B(n)=B(n-1)+k3[S(n)-B(n-1)]-k4[S(n)-S(n-r)]
여기서, 제 3 계수(k3)는 0＜k3≤k1＜1이다. 또, 제 4 계수(k4)는 k4＞0이다. 또, r은 양수의 정수이고, 본 제 1 실시형태에서는 r=5이다.
상기한 식 ①과 마찬가지로, 식 ④ 중의 B(n-1)+k3[S(n)-B(n-1)]의 제 2 기준항은 제 2 추종항만으로 이루어진다. 이 제 2 추종항에 의해서 산출한 값은, 사용하는 제 3 계수(k3)가 0＜k3＜1의 범위 내에서는 현재 센서출력값(S(n))에 추종하고, 또한 현재 센서출력값(S(n))보다도 완만하게 변화한다. 한편, -k4[S(n)-S(n-5)]의 항은, 식 ①에 있어서의 증가강조항과 마찬가지로 5회 과거 센서출력값을 사용하여, 현재 센서출력값(S(n))과 5회 과거 센서출력값(S(n-5))의 차분값을 산출하는 항으로서, 센서출력값이 증가하는 경향에 있는 경우에 이것을 강조하는 제 2 증가강조항이다. 예를 들면, 센서출력값이 증가(S(n)＞S(n-5))하면, 제 2 증가강조항이 없다라고 한 경우, 즉 제 2 추종항만을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값 (KB(n))에 비해서, 식 ④를 사용한 현재 베이스값(B(n))은 작은 값이 된다. 또한, 센서출력값이 증가하는 증가기간 후, 센서출력값이 감소하는 감소기간을 가정하면, 이 감소기간에는 제 2 증가강조항에 의해서 감소분(음수의 증가분)의 k4배가 현재 베이스값(B(n))에 가산되기 때문에, 제 2 추종항만을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값(KB(n))의 변화의 기울기에 비해서 현재 베이스값(B(n))의 변화의 기울기가 커지게 된다. 따라서, 이 감소기간에는 가상 현재 베이스값(KB(n))이 현재 센서출력값(S(n))에 가까와지는 것 보다도 빠른 속도로 현재 베이스값(B(n))이 현재 센서출력값(S(n))에 가까와진다.
따라서, 스텝 S22에서 고농도신호를 발생한 후에, 스텝 S13에서 Yes로 판단됨으로써, 스텝 S17에서 식 ④에 따라서 현재 베이스값(B(n))을 산출하면, 가스농도의 상승에 의해서 현재 센서출력값(S(n))이 더 상승하고 있는 경우에는, 현재 베이스값(B(n))은 가상 현재 베이스값(KB(n))보다도 작은 값이 된다. 따라서, 현재 센서출력값(S(n))에서 보면, 가상 현재 베이스값(KB(n))보다도 작고 더 벌어진 값이 된다. 따라서, 가스농도가 높은 상태에서 노이즈 등에 의해서 현재 센서출력값 (S(n))이 일시적으로 저하된다 하더라도, 가상 현재 베이스값(KB(n))을 사용한 경우에 비해서 후술하는 스텝 S19에서 산출하는 차분값(D(n))이 작아지게 되어 스텝 S21에서 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td) 이하(D(n)≤Td)라고 잘못 판단되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 가스농도가 저하하여 센서출력값(S(n))이 저하되면, 상기한 바와 같이 현재 베이스값(B(n))이 급속하게 센서출력값(S(n))에 가까와지기 때문에, 차분값 (D(n))이 저농도 한계값(Td)을 하회하여 조기에 가스농도의 저하를 검지함으로써 저농도신호를 발생할 수 있다. 따라서, 농도저하의 오검지를 방지하면서 조기에 농도 저하를 검지할 수 있다.
또, 식 ④에서도, 상기한 바와 같이 제 2 추종항만에 의해서 산출한 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화한다. 따라서, 이와 같은 제 1, 제 2 항(제 2 추종항)을 포함하는 식 ④에 의해서 산출한 현재 베이스값(B(n))을 사용함으로써, 가스농도가 저하되었는데도 드리프트나 흡착의 영향에 의해서 센서출력값이 충분히 상승되지 않는 경우에도 고농도신호가 계속해서 유 지되는 것을 방지하고, 또한 확실하게 가스농도의 저하를 검지함으로써 저농도신호로 전환할 수 있다.
스텝 S17에 이어서 스텝 S19에서는 차분값(D(n))을 D(n)=S(n)-B(n)의 식 ②에 따라서 산출하고, 스텝 S21에서 저농도 한계값(Td)(Td≥0)과 비교한다. D(n)≤Td로 된 경우(Yes)에는 스텝 S23으로 진행하고, D(n)＞Td로 된 경우(No)에는 스텝 S23을 스킵하여 스텝 S24로 진행한다. 이 스텝 S21에서 사용하는 저농도 한계값(Td)은 특정 가스의 농도가 낮게 되었는지 아닌지를 판단하는 한계값이다.
또한, 이 저농도 한계값(Td)은 스텝 S20에 있어서의 고농도 한계값(Tu)보다도 작은 값이다(Tu＞Td). 이와 같이 2개의 한계값, 즉 고농도 한계값(Tu)과 저농도 한계값(Td)을 사용하는 것은, 2개의 한계값을 사용하여 히스테리시스 특성을 갖게 함으로써, 저농도신호와 고농도신호와의 사이에서의 신호전환시에 채터링이 발생하지 않도록 하기 위해서이다.
스텝 S21에서 Yes인 경우, 즉 D(n)≤Td인 경우에는 현재 센서출력값(S(n))과 스텝 S17에서 식 ④에 따라서 산출한 현재 베이스값(B(n))의 차분값(D(n))이 작아지게 된 것을 나타낸다. 즉, 특정 가스(산화성 가스)의 농도가 저하되었기 때문에 센서출력값(S(n))이 저하되어 베이스값(B(n))과의 차가 작아지게 되었다고 생각할 수 있다. 그래서, 스텝 S23으로 진행하여 저농도신호를 발생한다. 구체적으로는 농도신호(LV)를 로우레벨로 하고, 스텝 S24로 진행한다.
한편, 스텝 S21에서 No인 경우, 즉 D(n)＞Td인 경우에는 현재 센서출력값 (S(n))과 스텝 S17에서 식 ④에 따라서 산출한 현재 베이스값(B(n))의 차분값 (D(n))이 그다지 작아지지 않은 것을 나타낸다. 즉, 특정 가스의 농도는 높은 상태 그대로 되어 있다고 생각할 수 있다. 그래서, 스텝 S23을 스킵하여 고농도신호의 발생을 유지하고 스텝 S24로 진행한다. 구체적으로는 농도신호(LV)를 하이레벨로 유지한다.
그 후, 스텝 S24에서 스텝 S17에서 산출한 현재 베이스값(B(n))을 기억하고, 스텝 S25에서 A/D샘플링의 사이클 시간의 타임 업을 기다린 후에, 스텝 S12로 되돌아가서 다시 센서출력값(S(n))을 취득한다.
이와 같이, 본 제 1 실시형태에서는 저농도신호 발생기간에 있어서 가스농도의 상승을 조기에 검출할 수 있다. 또, 고농도신호 발생기간에 있어서도 농도저하의 오검지를 억제하면서 가스농도의 저하를 조기에 검출할 수 있다.
또한, 본 제 1 실시형태에 있어서, 센서출력값 취득회로(19)는 취득수단에 상당한다. 또, 스텝 S15, S16은 제 1 산출수단 및 제 1 베이스값 산출수단에 상당하고, 스텝 S17은 제 2 산출수단 및 제 2 베이스값 산출수단에 상당한다. 스텝 S22는 고농도신호 발생수단에 상당하고, 스텝 S23은 저농도신호 발생수단에 상당한다. 이것들은 각각의 수단의 일례이다.
또, 본 제 1 실시형태에서는 스텝 S16 후에 스텝 S18로 진행하였다. 그러나, 스텝 S16에서 B(n)=S(n)으로 된 후에는 스텝 S18에서 반드시 차분값이 D(n)=0이 된다. 한편, 고농도 한계값(Tu)이 양수의 값(Tu＞0)이기 때문에, 스텝 S20에서 반드시 No라 판단됨으로써 스텝 S22를 스킵하여 저농도신호의 발생을 유지하고 스텝 S24로 진행한다. 따라서, 도 3에 파선으로 나타낸 바와 같이 이것들의 스텝을 스킵 하여 스텝 S16에서 스텝 S24로 직접 진행하도록 하여도 된다. 저농도신호를 계속해서 발생시키는 것에는 변함이 없기 때문이다.
계속해서, 실측한 센서출력값(S(n))과 도 3에 나타내는 플로차트에 따른 제어에 의해서 얻어지는 베이스값(B(n)), 차분값(D(n)) 및 농도신호(LV)의 변화의 예를 도 4에 나타낸다. 또한, 도 4에서는 용이하게 대비할 수 있도록 하기 위해서, 변형예로서 같은 센서출력값(S(n))을 이용하되 상기 플로차트 중의 스텝 S14 및 S16을 없애고서 얻은 베이스값(Ba(n)), 차분값(Da(n)) 및 농도신호(LVa)의 변화도 기재하고 있다. 또, 비교예로서 상기 플로차트 중의 스텝 S15에 있어서 식 ① 중의 제 3 항(증가강조항)을 없앤 식을 사용하고, 스텝 S17에 있어서 식 ④ 중의 제 3 항(제 2 증가강조항)을 없애고서 얻은 베이스값(Bb(n)), 차분값(Db(n)) 및 농도신호(LVb)의 변화도 기재하고 있다.
즉, 도 4에 나타낸 본 제 1 실시형태의 예에서는, 저농도신호 발생시에 있어서는, S(n)≥B(n-1)일 때는 식 ① : B(n)=B(n-1)+k1[S(n)-B(n-1)]-k2[S(n)-S(n-5)]에 의해서, S(n)＜B(n-1)일 때는 B(n)=S(n)에 의해서 도 4에 파선으로 나타낸 베이스값(B(n))을 산출한다. 한편, 고농도신호 발생시에 있어서는 식 ④ : B(n)=B(n-1)+k3[S(n)-B(n-1)]-k4[S(n)-S(n-5)]에 의해서 베이스값(B(n))을 산출한다. 단, k1=1/10, k2=1/2, k3=1/32, k4=1/5로 하였다.
또, 도 4에 나타낸 변형예에서는, 저농도신호 발생시에 있어서는 S(n)과 Ba(n-1)의 대소에 관계없이 Ba(n)=Ba(n-1)+k1[S(n)-Ba(n-1)]-k2[S(n)-S(n-5)]에 의해서 도 4에 세선(細線)으로 나타낸 베이스값(Ba(n))을 산출한다. 한편, 고농도신 호 발생시에 있어서는 Ba(n)=Ba(n-1)+k3[S(n)-Ba(n-1)]-k4[S(n)-S(n-5)]에 의해서 베이스값(Ba(n))을 산출한다. 단, 각 계수는 상기한 바와 같게 하였다.
또한, 도 4에 나타낸 비교예에서는, 저농도신호 발생시에 있어서는, S(n)≥Bb(n-1)일 때는 Bb(n)=Bb(n-1)+k1[S(n)-Bb(n-1)]에 의해서, S(n)＜Bb(n-1)일 때는 Bb(n)=S(n)에 의해서 도 4에 실선으로 나타낸 베이스값(Bb(n))을 산출한다. 한편, 고농도신호 발생시에 있어서는 Bb(n)=Bb(n-1)+k3[S(n)-Bb(n-1)]에 의해서 베이스값(Bb(n))을 산출한다. 단, k1=1/10, k3=1/32로 하였다.
NOx의 농도가 변화하면 센서출력값(S(n))이 변화한다. 이것에 의해서 베이스값(B(n))이 산출된다. 이 베이스값(B(n))은 시각 0∼22초까지는 센서출력값(S(n))과 거의 같으나, 시각 22초 이후에 센서출력값(S(n))이 급격하게 증가하면, 베이스값(B(n))은 반대로 감소한다. 변형예에 관한 베이스값(Ba(n))도 거의 같게 변화한다. 이것들은 증가강조항을 가지고 있기 때문이다. 한편, 비교예에 관한 베이스값 (Bb(n))은 센서출력값(S(n))의 변화에 추종하는 추종항만을 가지고 있기 때문에, 센서출력값(S(n))의 증가에 추종하여 서서히 증가한다. 따라서, D(n)=S(n)-B(n)에서 얻어지는 차분값(D(n)) 및 Da(n)=S(n)-Ba(n)에서 얻어지는 차분값(Da(n))은 급격하게 커지게 되나, Db(n)=S(n)-Bb(n)에서 얻어지는 차분값(Db(n))은 이것들에 비해서 상대적으로 작은 값이 되고, 또 기동도 늦다. 이것들의 차분값(D(n),Da(n), Db(n))이 고농도 한계값(Tu)을 넘으면, 농도신호(LV,LVa,LVb)가 로우레벨에서 하이레벨로 전환된다.
기동의 차이는 본 제 1 실시형태의 농도신호(LV) 및 변형예의 농도신호(LVa) 와 비교예의 농도신호(LVb)를 비교함으로써 분명하게 알 수 있다. 즉, 도 4의 하측에 나타낸 바와 같이, 농도신호(LV,LVa)가 시각 약 22초에서 로우레벨에서 하이레벨로 전환되고 있는 것에 대해서, 비교예의 농도신호(LVb)에서는 약 2초 늦은 시각인 24초에서 전환되고 있다.
이와 같이, 본 제 1 실시형태 및 변형예에 의하면, 증가강조항을 가지지 않은 식을 사용하는 비교예에 비해서 보다 빠르게 특정 가스의 농도 상승을 검지할 수 있는 것을 알 수 있다.
그 후, 시각 약 30초를 경과하는 시점에서 센서출력값(S(n))의 값이 감소한다. NOx의 농도가 저하되었기 때문이라 생각할 수 있다. 따라서, 본 제 1 실시형태 및 변형예에서는 농도신호(LV,LVa)가 시각 약 37초에서 로우레벨로 전환된다. 또, 비교예에서도 약 35초에서 로우레벨로 전환된다.
그 후, 시각 약 67초까지는 모두 로우레벨을 유지하는 것이지만, 변형예에서는 S(n)＜B(n-1)인 경우에도 같은 베이스값(Ba(n))을 계속해서 산출하기 때문에, S(n)＜B(n-1)인 경우에는 B(n)=S(n)으로 하고 있는 본 제 1 실시형태와는 다르게 시각 약 47∼65초에 있어서 차분값(Da(n))이 음수의 값으로 되어 있다.
따라서, 시각 약 65초 이후에 NOx의 농도가 약간 높게 됨으로써 센서출력값 (S(n))이 약간 증가한 경우에, 본 제 1 실시형태의 예에서는 시각 약 67초에서 NOx의 농도 상승을 검지하여 농도신호(LV)가 하이레벨이 되는 것에 대해서, 변형예에서는 이것으로부터 약 2초 늦은 시각 69초에서 NOx의 농도 상승을 검지하여 농도신호(LVa)가 하이레벨로 된다. 본 제 1 실시형태의 예에서는, S(n)＜B(n-1)인 경우에 강제적으로 B(n)=S(n)으로 하고 있기 때문에, NOx의 농도가 다시 상승하였을 때에 보다 빠르게 그 상승을 포착할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예에서는 시각 약 67초 이후에 있어서 농도신호(LVb)가 로우레벨을 계속해서 유지하는, 즉 NOx의 농도 상승을 검지할 수 없는 것을 알 수 있다. 따라서, 베이스값(B(n),Ba(n))을 산출하는 식 중에 증가강조항을 가지는 본 제 1 실시형태의 예 및 변형예는 증가강조항을 가지지 않은 식을 사용하는 비교예에 비해서 보다 확실하게 가스검지를 할 수 있는 것도 알 수 있다.
(제 1 변형형태)
계속해서, 상기 제 1 실시형태의 변형형태에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다.
본 제 1 변형형태는 상기한 제 1 실시형태와 마찬가지로 가스검출장치(10) 및 이것을 포함하는 차량용 오토 벤틸레이션 시스템(100)을 가진다. 즉, NOx 등의 산화성 가스성분의 농도변화를 검지하고, 이것에 의거하여 플랩(34)을 개폐하는 시스템이다. 다만, 마이크로컴퓨터(16)에 있어서의 처리의 흐름이 약간 상이하기 때문에, 이 상이한 부분을 중심으로 설명하고, 동일한 부분에 대해서는 동일 부호나 번호를 붙이고 그 설명을 생략 혹은 간략화한다.
상기한 제 1 실시형태에서는 스텝 S13에서 No, 즉 저농도신호 발생중이라고 판단되면, 스텝 S14에서 S(n)≥B(n-1)을 판단한 후에, 스텝 S15, S16 중 어느 하나에서 현재 베이스값(B(n))을 산출하였다(도 3 참조).
이것에 대해서, 본 제 1 변형형태에서는 상기 스텝 S14, S15, S16 대신에 스 텝 S114, S115, S116을 구비하고 있는 점에서 상이하다.
즉, 스텝 S13에서 No, 즉 저농도신호 발생중이라고 판단되면, 스텝 S114에서 우선 취득한 현재의 센서출력값(S(n))을 사용하여 식 ①에 따라서 현재 베이스값 (B(n))을 산출한다. 그 후, 스텝 S115에서 현재 센서출력값(S(n))과 산출한 현재 베이스값(B(n))을 비교한다. 구체적으로는 S(n)≥B(n)인지 아닌지를 판단한다. 여기서, Yes인 경우, 즉 산출한 현재 베이스값(B(n))이 현재 센서출력값(S(n)) 이하일 때에는 스텝 S18로 진행하여 제 1 실시형태와 마찬가지로 차분값(D(n))을 산출한다.
스텝 S114에서 식 ①을 사용하여 산출한 현재 베이스값(B(n))은 제 1 실시형태의 스텝 S15에서 산출한 현재 베이스값(B(n))과 같으며, 식 ①의 추종항만을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값(KB(n))에 비해서 매회 센서출력값의 증가분의 k2배만큼 작아지게 되고, 이것이 누적된다. 따라서, 스텝 S18에서 산출하는 현재 차분값(D(n))은 가상 현재 차분값(KD(n))보다도 조기에 큰 값이 된다. 즉, 식 ①의 증가강조항에 의해서 센서출력값의 증가가 강조된 결과가 된다. 따라서, 본 제 1 변형형태에서도 이 증가강조항을 포함하는 식 ①을 사용함으로써, 보다 조기에 스텝 S20에서 Yes라 판단되어 특정 가스의 농도 상승을 검지할 수 있다.
한편, 스텝 S115에서 No인 경우, 즉 산출된 현재 베이스값(B(n))이 현재의 센서출력값(S(n))보다도 클 때에는 스텝 S116으로 진행하여 스텝 S114에서 산출한 현재 베이스값(B(n))을 폐기하고 현재의 센서출력값(S(n))을 새로운 현재 베이스값 (B(n))으로서 대입한다. 즉, 현재 베이스값(B(n))이 현재의 센서출력값(S(n))보다 도 클 경우에는 현재 베이스값(B(n))을 현재의 센서출력값(S(n))에 일치시킨다. 그 후는 스텝 S18로 진행하여 제 1 실시형태와 마찬가지로 차분값(D(n))을 산출한다.
이와 같이 함으로써, 본 제 1 변형형태에서도, 저농도신호 발생기간에 있어서 가스농도의 상승을 조기에 검지할 수 있다. 또, 고농도신호 발생기간에 있어서도 농도 저하의 오검지를 억제하면서 가스농도의 저하를 조기에 검지할 수 있다.
또한, 본 제 1 변형형태에 있어서 스텝 S114, S115, S116은 제 1 산출수단 및 제 1 베이스값 산출수단에 상당한다. 이것들은 각각의 수단의 일례이다.
(제 2 실시형태)
계속해서, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 도6, 도7을 참조하여 설명한다.
본 제 2 실시형태의 가스검출장치(40) 및 이것을 포함하는 차량용 오토 벤틸레이션 시스템(140)은 상기한 제 1 실시형태와 거의 같은 구성 및 처리의 흐름에 의해서 처리되나 상이한 점을 몇 개 가지고 있다. 즉, 상기한 제 1 실시형태에서는 가스센서소자(11)로서 NOx 등의 산화성 가스성분이 있는 경우에 이것에 반응하여 산화성 가스성분의 농도 상승과 함께 센서저항값(Rs)이 상승하는 타입의 가스센서소자를 사용하였다. 이것에 대해서, 본 제 2 실시형태에서는 가스센서소자(41)로서 CO나 HC 등의 환원성 가스성분이 있는 경우에, 이것에 반응하여 환원성 가스성분의 농도 상승과 함께 센서저항값(Rs)이 저하되는 타입의 가스센서소자(41)를 사용하는 점에서 상이하다. 또, 이러한 가스센서소자(41)를 사용함에 따라서, 본 제 2 실시형태의 센서저항값 변환회로(44)에서는 가스센서소자(41)의 센서저항값(Rs)에 대응 한 센서출력전위(Vs)를 출력하게 되는데, CO나 HC 등의 환원성 가스의 농도가 상승하면, 센서저항값(Rs)이 저하되어 센서출력전위(Vs)가 저하되도록 구성되는 점에서도 상이하다. 또한, 마이크로컴퓨터(16)에서의 처리의 흐름도 약간 상이하다. 그래서, 본 제 2 실시형태에서는 이 상이한 부분을 중심으로 하여 설명하고, 동일한 부분에 대해서는 동일 부호나 번호를 붙이고 그 설명을 생략 혹은 간략화한다.
우선, 도 6을 참조하여 가스검출장치(40) 및 차량용 오토 벤틸레이션 시스템 (140)에 대해서 설명한다.
상기 가스검출장치(40)는 상기한 바와 같이 환원성 가스성분에 반응하여 환원성 가스성분의 농도 상승과 함께 센서저항값(Rs)이 저하되는 타입의 산화물 반도체의 가스센서소자(41)를 사용한다.
상기 가스센서소자(41)를 사용하여 센서저항값 변환회로(44), 버퍼(13), A/D변환회로(15)로 이루어지는 센서출력값 취득회로(49)에 의해서 센서출력값(S(n))을 취득한다. 센서저항값 변환회로(44)는 상기 가스센서소자(41)의 센서저항값(Rs)에 대응한 센서출력전위(Vs)를 출력한다. 센서저항값 변환회로(44)에서는 환원성 가스의 농도가 상승하면, 동작점(Pd)의 센서출력전위(Vs)가 저하된다. 제 1 실시형태와 마찬가지로, 센서출력전위(Vs)는 버퍼(13)를 통해서 A/D변환회로(15)에서 샘플링 주기마다 A/D변환되어 센서출력값(S(n))으로서 마이크로컴퓨터(16)의 입력단자(17)에 입력된다.
그리고, 상기 마이크로컴퓨터(16)의 출력단자(18)에서는 제 1 실시형태와 마찬가지로 전자제어 어셈블리(20)를 제어하기 위한 환원성 가스성분의 농도의 고저 를 나타내는 고농도신호와 저농도신호 중 어느 하나의 농도신호(LV)가 출력되며, 전자제어 어셈블리(20)에 의해서, 예를 들면 도 2에 나타낸 플로차트를 따라서, 자동차의 내부공기순환 및 외부공기도입을 전환하는 환기계(30)의 플랩(34)이 제어된다.
마이크로 컴퓨터(16)에서는 입력단자(17)에 입력된 센서출력값(S(n))을 후술하는 흐름에 따른 처리를 함으로써 가스센서소자(41)의 센서저항값(Rs)이나 그 변화 등으로부터 환원성 가스성분의 농도변화를 검출한다.
계속해서, 본 제 2 실시형태에서의 마이크로 컴퓨터(16)에 있어서의 제어를 도 7의 플로차트를 따라서 설명한다.
자동차의 엔진이 구동되면 본 제어시스템이 기동한다. 가스센서소자(41)가 활성상태로 되는 것을 대기하고, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 우선 스텝 Sll에서 초기설정을 한다.
그 후, 스텝 S12로 진행하여 현재 센서출력값(S(n))을 순차적으로 읽어 들인다. 이어서, 스텝 S13에서 현시점에서 고농도신호를 발생하고 있는지 아닌지를 판단한다. 저농도신호를 발생하고 있다면(No) 스탭 S214에 진행한다. 한편, 고농도신호를 발생하고 있다면(Yes) 스텝 S217로 진행한다.
우선, 저농도신호를 발생하고 있는 경우, 즉 스텝 S214로 진행한 경우에 대해서 설명한다.
스텝 S214에서는, 상기한 제 1 실시형태와는 다르게, 현재 센서출력값(S(n))이 전회 베이스값(B(n-1)) 이하인지 아닌지를 판단한다. 제 1 실시형태의 경우와는 반대로 특정 가스(환원성 가스)의 농도가 상승하면 센서출력값(S(n))의 값이 작아지게 되기 때문이다. 여기서, S(n)≤B(n-1)의 경우(Yes)에는 스텝 S215로 진행하고, S(n)＞B(n-1)인 경우(No)에는 스텝 S216으로 진행한다.
스텝 S215에서는 전회 베이스값(B(n-1))과 현재 센서출력값(S(n))과 5회 과거 센서출력값(S(n-5))을 사용하여 하기 식 ⑤에 따라서 현재 베이스값(B(n))을 산출하고 스텝 S218로 진행한다.
식 ⑤ : B(n)=B(n-1)+k5[S(n)-B(n-1)]-k6[S(n)-S(n-t)]
여기서, 제 5 계수(k5)는 0＜k5＜1이다. 또, 제 6 계수(k6)는 k6＞0이다. 또, t는 양수의 정수이고, 본 제 2 실시형태에서는 t=5이다.
상기한 바와 같이, 상기 식 ⑤ 중의 B(n-1)+k5[S(n)-B(n-1)]의 기준항은 추종항만으로 이루어진다. 이 추종항에 의해서 산출한 값은, 사용하는 제 5 계수(k5)가 0＜k5＜1의 범위 내에서는 현재 센서출력값(S(n))에 추종하고, 또한 현재 센서출력값(S(n))보다도 완만하게 변화한다. 한편, -k6[S(n)-S(n-5)]의 항은 현재 센서출력값(S(n))과 5회 과거 센서출력값(S(n-5))의 차분값을 산출하는 항으로서, 센서출력값이 감소하는 경향에 있는 경우에 이것을 강조하는 감소강조항이다. 예를 들면, 센서출력값이 감소(S(n)＜S(n-5))하면, 감소강조항이 없다라고 한 경우, 즉 추종항만을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값(KB(n))에 비해서, 식 ⑤를 사용한 현재 베이스값(B(n))은 큰 값이 된다(B(n)＞KB(n)).
여기서, 본 제 2 실시형태와는 다르게 가상 현재 베이스값(KB(n))을 사용한 경우에 대해서 고찰한다.
추종항을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값(KB(n))은 현재 센서출력값 (S(n))에 뒤져서 추종하기 때문에 KB(n)과 S(n)간에 차가 발생한다. 이 성질을 이용하여, 후술하는 스텝 S218에서 현재 차분값(D(n)) 대신에 가상 현재 베이스값(KB(n))과 현재 센서출력값(S(n))의 차분값인 가상 현재 차분값{이하, KD(n)이라 표현한다. KD(n)=KB(n)-S(n)}을 산출하고, 이것을 사용하면 특정 가스의 농도 상승을 검지할 수 있다. 즉, 가상 현재 차분값(KD(n))이 양수의 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하도록 하여 두면, 특정 가스의 농도 상승을 검출할 수 있다.
그런데, 본 제 2 실시형태에서는 가상 현재 베이스값(KB(n))이 아니라 식 ⑤에 의해서 산출한 현재 베이스값(B(n))을 사용하기 때문에 가상 현재 베이스값 (KB(n))보다도 큰 값이 된다. 이것은 감소강조항이 있기 때문에, 즉 센서출력값이 감소하는 경향에 있다면 S(n)＜S(n-5)이 됨으로써 그 감소분의 k6배가 추종항에서 공제되기(즉, 감소분의 k6배가 가산되기) 때문이다. 즉, 센서출력값이 계속해서 감소하면, 현재 베이스값(B(n))은 가상 현재 베이스값(KB(n))에 비해서 매회 센서출력값의 감소분의 k6배만큼 커지게 되고, 이것이 누적된다. 따라서, 후술하는 스텝 S218에서 산출하는 현재 차분값(D(n))은 가상 현재 차분값(KD(n))보다도 조기에 큰 값이 된다. 즉, 식 ⑤의 감소강조항에 의해서 센서출력값의 감소가 강조된 결과가 된다. 따라서, 이 감소강조항을 포함하는 식 ⑤를 사용함으로써 가상 현재 베이스값(KB(n))을 사용하는 경우보다도 조기에 특정 가스의 농도 상승을 검지할 수 있다.
또한, 온도나 습도 등의 변화에 의한 가스센서소자(41)의 센서저항값(Rs)의 드리프트에 의해서 센서출력값이 서서히 감소하는 경우에는, 식 ⑤ 중의 감소강조항에서 산출되는 값은 극히 작은 것으로 된다. 따라서, 산출되는 현재 베이스값 (B(n))에 있어서의 감소강조항의 기여는 작고, 오히려 추종항의 기여가 상대적으로 커지게 된다. 그런데, 이 추종항은 드리프트에 의해서 서서히 감소하는 센서출력값 (S(n))에 추종하여 변화한다. 따라서, 드리프트와 같은 완만한 변동만이 센서출력값(S(n))에 발생하고 있는 경우에는, 현재 베이스값(B(n))은 거의 이것에 추종하는 것으로 되기 때문에, 후술하는 스텝 S218에서 산출하는 양자의 차가 커지게 되는 일이 없어 드리프트에 의한 오검지도 방지할 수 있다.
한편, 스텝 S214에서 No인 경우에는, 스텝 S216으로 진행하여 현재 베이스값 (B(n))으로서 현재 센서출력값(S(n))을 대입(B(n)=S(n))하고 스텝 S218로 진행한다. 즉, 스텝 S214에서 S(n)＞B(n-1)인 경우에는 현재 베이스값(B(n))을 현재 센서출력값(S(n))에 일치시킨다.
이와 같이 하는 것은 다음과 같은 이유에 의한다. 즉, 만일 스텝 S214, S216을 구비하지 않는 것으로 하면, 가스농도의 저하 등에 의해서 센서출력값이 증가 (S(n)＞S(n-1))하였을 때에 식 ⑤ 중의 제 3 항(감소강조항)이 음수의 값이 되기 때문에, 식 ⑤에 의해서 산출되는 현재 베이스값(B(n))은 현재 센서출력값(S(n))에 가까와진다. 따라서, 센서출력값이 계속해서 증가할 경우 등에는 현재 센서출력값 (S(n))보다도 현재 베이스값(B(n))의 측이 작아지게 되는(S(n)＞B(n)) 역전상태로 되어, 후술하는 스텝 S218에서 산출하는 양자의 차(차분값(D(n))가 음수로 되는 경 우가 발생한다. 이 역전상태로 되어 있는 기간에 가스농도가 상승으로 바뀌어 센서출력값(S(n))이 감소로 바뀌면, 센서출력값은 다시 감소하기 시작하지만, 후술하는 스텝 S20에서 차분값(D(n))이 양수의 고농도 한계값(Tu)을 넘을 때까지 시간이 걸리기 때문에, 가스농도의 상승 검출이 늦어지는 경우가 발생한다.
이것에 대해서, 본 제 2 실시형태와 같이 스텝 S214 및 S216을 구비하고, 스텝 S216에서 현재 베이스값(B(n))에 현재 센서출력값(S(n))을 대입하면, 현재 베이스값(B(n))과 현재 센서출력값(S(n))이 일치하기 때문에 역전상태를 발생시키는 일이 없게 된다. 그 후, 센서출력값이 시간과 함께 계속해서 증가하는 등으로 인하여 S(n)＞B(n-1)=S(n-1)으로 되는 동안에는 스텝 S216에 의해서 현재 베이스값(B(n))에 현재 센서출력값(S(n))이 대입된다.
따라서, 그 후, 가스농도가 저하에서 상승으로 바뀌어 센서출력값(S(n))도 증가에서 감소로 바뀌면, S(n)≤B(n-1)이 되기 때문에, 스텝 S214에서 Yes라고 판단됨으로써 스텝 S215에서 식 ⑤에 의해서 현재 베이스값(B(n))이 산출된다. 이 때 산출되는 현재 베이스값(B(n))은 전회 베이스값(B(n-1)){즉, 전회 센서출력값(S(n-1))(=B(n-1)}을 기점으로 하여 산출된다. 또한, 새로이 얻어진 현재 베이스값 (B(n))은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 완만하게 변화하는 가상 현재 베이스값 (KB(n))보다도 크다. 즉, S(n)＜KB(n)＜B(n)이라는 관계가 된다. 이후에도 센서출력값(S(n))이 감소하면, S(n)＜B(n-1)의 관계가 유지된다. 따라서, 특정 가스의 농도가 상승하면, 현재 베이스값(B(n))과 현재 센서출력값(S(n))의 차분값(D(n))은, 스텝 S214, S216을 구비하지 않은 경우에 비해서 또한 식 ⑤의 제 3 항(감소강조 항)을 없앤 경우에 비해서 조기에 커지기 때문에, 보다 빠르게 특정 가스의 농도 상승을 포착할 수 있게 된다.
스텝 S215 또는 S216에 이어서 스텝 S218에서는 차분값(D(n))을 상기한 제 1 실시형태와는 다른 D(n)=B(n)-S(n)의 식 ⑥에 따라서 산출한다.
이후는, 상기한 제 1 실시형태와 마찬가지로 스텝 S20에서 고농도 한계값 (Tu)(Tu＞0)과 비교하고, Yes인 경우에는 스텝 S22로 진행하고, No인 경우에는 스텝 S24로 진행한다.
스텝 S20에서 Yes인 경우에는 스텝 S215에서 식 ⑤에 따라서 산출한 현재 베이스값(B(n))과 현재 센서출력값(S(n))의 차분값(D(n))이 커지게 된 것을 나타낸다. 즉, 특정 가스(환원성 가스)의 농도가 상승하였기 때문에 현재 센서출력값 (S(n))이 감소하여 현재 베이스값(B(n))과의 차가 커지게 되었다고 생각할 수 있다. 그래서, 스텝 S22로 진행하여 고농도신호를 발생한다. 구체적으로는 농도신호 (LV)를 하이레벨로 하고 스텝 S24로 진행한다.
한편, 스텝 S20에서 No인 경우에는 차분값(D(n))이 그다지 커지지 않은 것을 나타낸다. 즉, 특정 가스(환원성 가스)의 농도는 낮은 상태 그대로 되어 있다고 생각할 수 있다. 그래서, 저농도신호의 발생을 유지하고 스텝 S24로 진행한다. 구체적으로는 농도신호(LV)를 로우레벨로 유지한다.
그 후, 스텝 S24에서 스텝 S215 또는 스텝 S216에서 산출한 현재 베이스값 (B(n))을 기억하고, 스텝 S25에서 A/D샘플링의 사이클 시간의 타임 업을 기다린 후에, 스텝 S12로 되돌아가서 다시 센서출력값(S(n))을 취득한다.
계속해서, 고농도신호를 발생하고 있는 경우, 즉 스텝 S13에서 Yes라 판단되어 스텝 S217로 진행한 경우에 대해서 설명한다.
스텝 S217에서는 스텝 S215와 같은 식 ⑧을 사용하여 전회 베이스값(B(n-1))과 현재 센서출력값(S(n))과 5회 과거 센서출력값(B(n-5))으로부터 현재 베이스값 (B(n))을 산출하고, 스텝 S219로 진행한다.
식 ⑧ : B(n)=B(n-1)+k7[S(n)-B(n-1)]-k8[S(n)-S(n-u)]
여기서, 제 7 계수(k7)는 0＜k7≤k5＜1이다. 또, 제 8 계수(k8)는 k8＞0이다. 또, u는 양수의 정수이고, 본 실시형태에서는 u=5이다.
상기한 식 ⑤와 마찬가지로, 식 ⑧ 중의 B(n-1)+k7[S(n)-B(n-1)]의 제 2 기준항은 제 2 추종항만으로 이루어진다. 이 제 2 추종항에 의해서 산출한 값은, 사용하는 제 7 계수(k7)가 0＜k7＜1의 범위 내에서는 현재 센서출력값(S(n))에 추종하고, 또한 현재 센서출력값(S(n))보다도 완만하게 변화한다. 한편, -k8[S(n)-S(n-5)]의 항은, 식 ⑤에 있어서의 감소강조항과 마찬가지로 5회 과거 센서출력값을 사용하여, 현재 센서출력값(S(n))과 5회 과거 센서출력값(S(n-5))의 차분값을 산출하는 항으로서, 센서출력값의 감소를 강조하는 제 2 감소강조항이다. 예를 들면, 센서출력값이 감소(S(n)＜S(n-5))하면, 제 2 감소강조항이 없다라고 한 경우, 즉 제 2 추종항만을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값(KB(n))에 비해서, 식 ⑧을 사용한 현재 베이스값(B(n))은 큰 값이 된다. 또한, 센서출력값이 감소하는 감소기간 후, 센서출력값이 증가하는 증가기간을 가정하면, 이 증가기간에는 제 2 감소강조항에 의해서 증가분의 k8배가 현재 베이스값(B(n))에서 공제되기 때문에, 제 2 추 종항만을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값(KB(n))의 변화의 기울기에 비해서 현재 베이스값(B(n))의 변화의 기울기가 작아지게 된다. 따라서, 이 증가기간에는 가상 현재 베이스값(KB(n))이 현재 센서출력값(S(n))에 가까와지는 것 보다도 빠른 속도로 현재 베이스값(B(n))이 현재 센서출력값(S(n))에 가까와진다.
따라서, 스텝 S22에서 고농도신호를 발생한 후에, 스텝 S13에서 Yes로 판단됨으로써, 스텝 S217에서 식 ⑧에 따라서 현재 베이스값(B(n))을 산출하면, 가스농도의 상승에 의해서 센서출력값(S(n))이 더 감소하고 있는 경우에는, 현재 베이스값(B(n))은 가상 현재 베이스값(KB(n))보다도 큰 값이 되기 때문에, 현재 센서출력값(S(n))에서 보면, 가상 현재 베이스값(KB(n))보다도 크고 더 벌어진 값이 된다. 따라서, 가스농도가 높은 상태에서 노이즈 등에 의해서 현재 센서출력값(S(n))이 일시적으로 상승한다 하더라도, 가상 현재 베이스값(KB(n))을 사용한 경우에 비해서 후술하는 스텝 S219에서 산출하는 차분값(D(n))이 작아지게 되어 스텝 S21에서 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td) 이하(D(n)≤Td)라고 잘못 판단되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 가스농도가 저하하여 센서출력값(S(n))이 상승하면, 상기한 바와 같이 현재 베이스값(B(n))이 급속하게 센서출력값(S(n))에 가까와지기 때문에, 차분값 (D(n))이 저농도 한계값(Td)을 하회하여 조기에 가스농도의 저하를 검지함으로써 저농도신호를 발생할 수 있다. 따라서, 농도저하의 오검지를 방지하면서 조기에 농도저하를 검지할 수 있다.
또, 식 ⑧에서도, 제 2 추종항만에 의해서 산출한 값은 센서출력값(S(n))에 추종하면서 센서출력값(S(n))보다 완만하게 변화하기 때문에, 가스농도가 저하되었는데도 드리프트나 흡착의 영향에 의해서 센서출력값이 충분히 상승되지 않는 경우에도 고농도신호가 계속해서 유지되는 것을 방지하고, 또한 확실하게 가스농도의 저하를 검지함으로써 저농도신호로 전환할 수 있다.
스텝 S217에 이어서 스텝 S219에서는 차분값(D(n))을 D(n)=B(n)-S(n)의 식 ⑥에 따라서 산출한다.
이후는, 상기한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 스텝 S21에서 저농도 한계값 (Td)(Td≥0)과 비교한다. Yes인 경우에는 스텝 S23으로 진행하고, No인 경우에는 스텝 S24로 진행한다. 이 스텝 S21에서 사용하는 저농도 한계값(Td)은 특정 가스의 농도가 낮게 되었는지 아닌지를 판단하는 한계값이다.
또한, 이 저농도 한계값(Td)은, 상기한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 고농도 한계값(Tu)보다도 작은 값이다(Tu＞Td). 채터링을 방지하기 위해서이다.
스텝 S21에서 Yes인 경우에는 스텝 S217에서 식 ⑥에 따라서 산출한 차분값 (D(n))이 작아지게 된 것을 나타낸다. 즉, 특정 가스(환원성 가스)의 농도가 저하되었기 때문에 센서출력값(S(n))이 상승하였다고 생각할 수 있다. 그래서, 스텝 S23으로 진행하여 저농도신호를 발생한다. 구체적으로는 농도신호(LV)를 로우레벨로 하고, 스텝 S24로 진행한다.
한편, 스텝 S21에서 No인 경우에는 차분값(D(n))이 그다지 작아지지 않은 것을 나타낸다. 즉, 특정 가스의 농도는 높은 상태 그대로 되어 있다고 생각할 수 있다. 그래서, 고농도신호의 발생을 유지하고 스텝 S24로 진행한다. 구체적으로는 농 도신호(LV)를 하이레벨로 유지한다.
그 후, 스텝 S24에서 스텝 S217에서 산출한 현재 베이스값(B(n))을 기억하고, 스텝 S25에서 A/D샘플링의 사이클 시간의 타임 업을 기다린 후에, 스텝 S12로 되돌아가서 다시 센서출력값(S(n))을 취득한다.
이와 같이, 본 제 2 실시형태에서는 저농도신호 발생기간에 있어서 가스농도의 상승을 조기에 검출할 수 있다. 또, 고농도신호 발생기간에 있어서도 농도저하의 오검지를 억제하면서 가스농도의 저하를 조기에 검출할 수 있다.
또한, 본 제 2 실시형태에 있어서, 센서출력값 취득회로(49)는 취득수단에 상당한다. 또, 스텝 S215, S216은 제 1 산출수단 및 제 3 베이스값 산출수단에 상당하고, 스텝 S217은 제 2 산출수단 및 제 4 베이스값 산출수단에 상당한다. 스텝 S22는 고농도신호 발생수단에 상당하고, 스텝 S23은 저농도신호 발생수단에 상당한다. 이것들은 각각의 수단의 일례이다.
또, 본 제 2 실시형태에서는 스텝 S216 후에 스텝 S218로 진행하였다. 그러나, 스텝 S216에서 B(n)=S(n)으로 된 후에는, 상기 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같은 이유에 의해서 저농도신호의 발생을 유지하고 스텝 S24로 진행하기 때문에, 도 7에 파선으로 나타낸 바와 같이 스텝 S216에서 스텝 S24로 직접 진행하도록 하여도 된다.
(제 2 변형형태)
계속해서, 상기 제 2 실시형태의 변형형태에 대해서 도 8을 참조하여 설명한다.
본 제 2 변형형태는 상기한 제 2 실시형태와 마찬가지로 가스검출장치(40) 및 이것을 포함하는 차량용 오토 벤틸레이션 시스템(140)을 가진다. 즉, CO나 HC 등의 환원성 가스성분의 농도변화를 검지하고, 이것에 의거하여 플랩(34)을 개폐하는 시스템이다. 다만, 마이크로컴퓨터(16)에 있어서의 처리의 흐름이 약간 상이하기 때문에, 이 상이한 부분을 중심으로 설명하고, 동일한 부분에 대해서는 동일 부호나 번호를 붙이고 그 설명을 생략 혹은 간략화한다.
상기한 제 2 실시형태에서는 스텝 S13에서 No, 즉 저농도신호 발생중이라고 판단되면, 스텝 S214에서 S(n)≤B(n-1)을 판단한 후에, 스텝 S215, S216 중 어느 하나에서 현재 베이스값(B(n))을 산출하였다(도 7 참조).
이것에 대해서, 본 제 2 변형형태에서는 상기한 제 1 변형형태와 마찬가지로 상기 스텝 S214, S215, S216 대신에 스텝 S224, S225, S226을 구비하고 있는 점에서 상이하다.
즉, 스텝 S13에서 No, 즉 저농도신호 발생중이라고 판단되면, 스텝 S224에서 우선 취득한 현재의 센서출력값(S(n))을 사용하여 식 ⑤에 따라서 현재 베이스값 (B(n))을 산출한다. 그 후, 스텝 S225에서 현재 센서출력값(S(n))과 산출한 현재 베이스값(B(n))을 비교한다. 구체적으로는 S(n)≤B(n)인지 아닌지를 판단한다. 여기서, Yes인 경우, 즉 산출한 현재 베이스값(B(n))이 현재의 센서출력값(S(n)) 이상일 때에는 스텝 S218로 진행하고, 그 후는 상기한 제 2 실시형태와 마찬가지로 차분값(D(n))을 산출한다.
스텝 S224에서 식 ⑤를 사용하여 산출한 현재 베이스값(B(n))은 제 2 실시형 태의 스텝 S215에서 산출한 현재 베이스값(B(n))과 같으며, 식 ⑤의 제 1, 제 2 항(추종항)만을 사용하여 산출한 가상 현재 베이스값(KB(n))에 비해서 매회 센서출력값의 감소분의 k6배만큼 커지게 되고, 이것이 누적된다. 따라서, 스텝 S218에서 산출하는 현재 차분값(D(n))은 가상 현재 차분값(KD(n))보다도 조기에 큰 값이 된다. 즉, 식 ⑤의 제 3 항(감소강조항)에 의해서 센서출력값의 감소가 강조된 결과가 된다. 따라서, 본 제 2 변형형태에서도 이 감소강조항을 포함하는 식 ⑤를 사용함으로써, 보다 조기에 스텝 S20에서 Yes라 판단되어 특정 가스의 농도 상승을 검지할 수 있다.
한편, 스텝 S225에서 No, 즉 S(n)＞B(n)일 때에는 스텝 S226으로 진행하여 스텝 S224에서 산출한 현재 베이스값(B(n))을 폐기하고 현재의 센서출력값(S(n))을 새로운 현재 베이스값(B(n))으로서 대입한다. 즉, S(n)＞B(n)일 때에는 현재 베이스값(B(n))을 현재의 센서출력값(S(n))에 일치시킨다. 그 후는 스텝 S218로 진행하여 제 2 실시형태와 마찬가지로 차분값(D(n))을 산출한다.
이와 같이 함으로써, 본 제 2 변형형태에서도, 저농도신호 발생기간에 있어서 가스농도의 상승을 조기에 검지할 수 있다. 또, 고농도신호 발생기간에 있어서도 농도 저하의 오검지를 억제하면서 가스농도의 저하를 조기에 검지할 수 있다.
또한, 본 제 2 변형형태에 있어서 스텝 S224, S225, S226은 제 1 산출수단 및 제 1 베이스값 산출수단에 상당한다. 이것들은 각각의 수단의 일례이다.
이상과 같이, 본 발명을 제 1, 제 2 실시형태 및 제 1, 제 2 변형형태에 입각하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시형태 등에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다.
예를 들면, 상기한 제 1, 제 2 실시형태에서는 전원전압(Vcc)을 가스센서소자(11,41)와 검출저항값(Rd)을 가지는 검출저항(12)에 의해서 분압한 동작점(Pd)의 센서출력전위(Vs)를 버퍼(13)를 통해서 출력하는 가스검출장치(10,40)를 사용하였다. 그러나, 센서저항 변환회로로서는 가스센서소자의 센서저항값(Rs)에 대응한 센서출력전위를 출력하는 것이라면 되기 때문에, 상기 분압회로 이외의 회로구성으로 할 수도 있다.
예를 들면, 상기한 제 1, 제 2 실시형태에서는 가스센서소자(11,41)를 분압회로의 어스측(하측)에 위치시키고, 검출저항(12)을 전원측(상측)으로 하였으나(도 1, 도 6 참조), 이것들을 상하 반대로 하여, 가스센서소자(11,41)를 분압회로의 전원측(상측)에 위치시키고, 검출저항(12)을 어스측(하측)으로 하여도 된다. 다만, 이와 같이 한 경우에는, 예를 들면, NOx의 농도가 상승하면, 센서전압(Vs)이 저하되는 방향으로 변화된다고 하는 것과 같이 센서저항 변환회로의 특성이 반대로 되기 때문에, 이것에 대응한 처리를 할 필요가 있다.
또한, 다른 회로구성에 의한 센서출력값 취득회로를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 일본국 특허공개 2001-242113호에 기재된 회로를 사용할 수도 있다.
또, 상기한 제 1, 제 2 실시형태에서는 센서출력값(S(n))을 사용하여 식 ①, 식 ⑤에 의해서 제 1 산출값인 베이스값(B(n))을 산출하였으나, 다른 산출수법에 의해서 제 1 산출값을 얻을 수도 있다.
예를 들면, 식 ①에서는 기준항으로서 센서출력값에 추종하여 이것보다 완만 하게 변화하는 값을 부여하는 추종항, 구체적으로는 B(n-1)+kl[S(n)-B(n-1)]을 사용하였다. 그러나, 센서출력값에 추종하여 이것보다 완만하게 변화하는 값을 부여하는 항이라면 되기 때문에, 예를 들면, 이동평균값을 부여하는 항 "{S(n)+S(n-1)+ ……+S(n-m)}/m"이나 적분값을 부여하는 항 등을 들 수 있다. 또, 기준항으로서, 예를 들면, E+kㆍn (단, E는 정수, k는 계수) 등, 일본국 특허공개 평1-199142호와 같이 센서출력값에 상관없이 소정의 값에서 시간과 함께 증가하는 증가항을 사용하는 것도, 또한 추종항과 증가항을 조합하여 사용할 수도 있다.
또, 식 ①에서는 증가강조항으로서 -k2[S(n)-S(n-q)] (단, q=5)의 항을 사용하였으나, 현재 센서출력값(S(n))과 1회 과거(전회) 센서출력값(S(n-1))의 차분값을 사용하는 항 "-k[S(n)-S(n-1)] (단, k는 계수)" 등, 현재 센서출력값(S(n))과 적정 회수의 q회 과거 센서출력값(S(n-q))의 차분값을 사용할 수도 있다. 다른 실시형태 등도 포함하여, 사이클 수(q,r,t,u)로서는 사용하는 가스센서소자의 응답성, 사이클 시간(샘플링 주기), 습도나 온도 그 외의 외란 요인의 크기나 이것에 의한 변동의 최단기간 등을 고려하여 선택하면 된다. 또, 상기한 제 1, 제 2 실시형태에서는 q=r=5 혹은 t=u=5로 하였으나, q와 r, t와 u가 다르게 되어 있어도 된다. 다만, q=r, t=u로 하면, 농도신호의 전환의 전후에서 베이스값 산출에 사용하는 과거 센서출력값의 사이클 수가 같게 되기 때문에, 연속해서 변화하는 값을 사용할 수 있어 매우 편리하다.
또, 기준항과의 관계를 고려하여 -k[E-S(n)] (단, k는 계수, E는 정수)와 같이 센서출력값만을 사용한 항으로 하는 등, 다른 형태의 항을 사용할 수도 있다.
마찬가지로, 식 ⑤에서는 기준항으로서 B(n-1)+k5[S(n)-B(n-1)]의 추종항을 사용하였으나, E-kㆍn (단, E는 정수, k는 계수) 등, 소정의 값에서 시간과 함께 감소하는 감소항을 사용할 수도 있다. 또, 감소강조항으로서 -k6[S(n)-S(n-5)]의 항을 사용하였으나, -k[S(n)-S(n-r)] (단, k는 계수, r은 양수의 정수) 등의 항을 사용할 수도 있다. 또, 기준항과의 관계를 고려하여 -k[E-S(n)] (단, k는 계수, E는 정수)와 같이 센서출력값만을 사용한 항으로 하는 등, 다른 형태의 항을 사용할 수도 있다.
따라서, 제 1 산출값(C1(n))을 부여하는 식으로서, 예를 들면, C1(n)={S(n)+ S(n-1)+ ……S(n-m)}/m-k[E-S(n)] 등을 사용할 수도 있다.
또, 센서출력값(S(n))을 사용하여 식 ④, 식 ⑧에 의해서 제 2 산출값인 베이스값(B(n))을 산출하였으나, 제 1 산출값과 마찬가지로 다른 산출수법에 의해서 제 2 산출값을 얻을 수도 있다. 제 2 추종항이나 제 2 증가강조항, 제 2 감소강조항에 대해서도 같다. 따라서, 제 2 산출값(C2(n))을 부여하는 식으로서, 예를 들면, C2(n)={S(n)+S(n-1)+ ……S(n-m)}/m-k[E-S(n)] 등을 사용할 수도 있다.
상기한 제 1, 제 2 실시형태에서는 제 1 산출값 및 제 2 산출값으로서 같은 식(식 ①과 식 ④, 식 ⑤와 식 ⑧)에 의해서 산출한 베이스값(B(n))을 사용하였으나, 고농도신호의 발생기간에 있어서, 저농도신호의 발생기간과 같은 식을 사용하여 제 2 산출값을 산출할 필요는 없다. 따라서, 제 2 산출값으로서 미분값이나 2단계 미분값 등을 사용할 수도 있다.
또, 상기한 제 1, 제 2 실시형태에서는 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n)) 을 사용하여 식 ②, 식 ⑥에 의해서 차분값을 구하고, 이 차분값(D(n))과 고농도 한계값(Tu)이나 저농도 한계값(Td)과의 대소 관계를 비교하여 농도신호의 전환을 판단하였다. 그러나, 다른 관계를 만족하는지 아닌지를 판단하고서 농도신호를 전환하도록 하여도 된다. 예를 들면, 센서출력값과 베이스값의 비율을 한계값과 비교하여 판단하는 것을 들 수 있다.
또한, 상기 제 1, 제 2 실시형태에서는, 스텝 Sl4, S214에 있어서, m=1로 한 전회 베이스값(B(n-1))을 센서출력값(S(n))과 비교하였다. 그러나, 소정의 사이클 수(m)만큼 과거에 산출한 과거 베이스값, 예를 들면, m=2로 하였을 때의 B(n-2), m=3으로 하였을 때의 B(n-3), ……등과 센서출력값(S(n))을 비교하도록 하여도 된다. 다만, 소정의 사이클 수(m)가 m=2 이상인 경우에는, 일시적으로 과거의 베이스값 B(n-1), B(n-2), ……등이 대응하는 과거의 센서출력값 S(n-1), S(n-2), ……등에 대해서 역전상태로 되는 기간이 있을 수 있다. 따라서, 이 기간 중에 가스농도가 상승하였을 때에 농도의 상승을 검출하기 어렵게 될 우려가 있기 때문에, m=1로 한 제 1, 제 2 실시형태의 경우가 보다 바람직하다.
또, 상기한 제 1, 제 2 실시형태에서는, 마이크로컴퓨터(16)는 2개의 신호레벨, 즉 고농도신호에 대응하는 하이레벨과 저농도신호에 대응하는 로우레벨을 가지는 농도신호(LV)를 출력하는 것으로 하였다. 그러나, 예를 들면, 복수의 신호레벨을 고농도신호에 대응시키고, 복수의 신호레벨을 저농도신호에 대응시키도록 하여도 된다. 이 경우에도 고농도신호에 속하는 신호레벨과 저농도신호에 속하는 신호레벨의 전환에 본 발명을 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 가스농도의 상승을 확실하게 조기에 검출할 수 있는 가스검출장치를 제공할 수 있으며, 또한 오판정이 적은 가스검출장치 및 이것을 사용한 차량용 오토 벤틸레이션 시스템을 제공할 수 있다.
Claims (25)
- 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값이 증대하는 취득수단과;저농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 현재의 제 1 산출값인 현재 제 1 산출값을 현재의 상기 센서출력값인 현재 센서출력값을 사용하여 제 1 산출식에 의해서 산출하는 제 1 산출수단으로서,상기 제 1 산출식은,상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 증가하는 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항과,상기 현재 센서출력값을 사용하는 증가강조항으로서, 단조롭게 증가하는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 증가강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 1 산출값의 측이 작아지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 증가율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 1 산출값이 작아지게 되는 증가강조항으로 이루어지는제 1 산출수단과;상기 저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였을 때에, 상기 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값이 증대하는 취득수단과;저농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 현재의 제 1 산출값인 현재 제 1 산출값을 산출하는 제 1 산출수단으로서,현재의 센서출력값인 현재 센서출력값이 소정 사이클수 m만큼 과거에 산출된 상기 제 1 산출값인 m회 과거 제 1 산출값에 비해서 클 때에는,상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 증가하는 증가항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항과,상기 현재 센서출력값을 사용하는 증가강조항으로서, 단조롭게 증가하는 증가기간과 이것에 계속해서 단조롭게 감소하는 감소기간을 가지는 상기 센서출력 값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 증가기간에는, 상기 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 증가강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 1 산출값의 측이 작아지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 증가율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 1 산출값이 작아지게 되고, 상기 감소기간에는, 상기 가상 현재 제 1 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 1 산출값의 변화의 기울기가 커지게 되는 증가강조항으로 이루어지는제 1 산출식에 의해서, 상기 현재 제 1 산출값을 상기 현재 센서출력값을 사용하여 산출하고,상기 현재 센서출력값이 상기 m회 과거 제 1 산출값에 비해서 작을 때에는 상기 현재 센서출력값을 상기 현재 제 1 산출값으로 하는제 1 산출수단과;상기 저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였을 때에, 상기 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값이 감소하는 취득수단과;저농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 현재의 제 1 산출값인 현재 제 1 산출값을 현재의 상기 센서출력값인 현재 센서출력값을 사용하여 제 1 산출식에 의해서 산출하는 제 1 산출수단으로서,상기 제 1 산출식은,상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 감소하는 감소항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항과,상기 현재 센서출력값을 사용하는 감소강조항으로서, 단조롭게 감소하는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 감소강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 1 산출값의 측이 커지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 감소율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 1 산출값이 커지게 되는 감소강조항으로 이루어지는제 1 산출수단과;상기 저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였을 때에, 상기 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값이 감소하는 취득수단과;저농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 현재의 제 1 산출값인 현재 제 1 산출값을 산출하는 제 1 산출수단으로서,현재의 센서출력값인 현재 센서출력값이 소정 사이클수 m만큼 과거에 산출된 상기 제 1 산출값인 m회 과거 제 1 산출값에 비해서 작을 때에는,상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 감소하는 감소항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 기준항과,상기 현재 센서출력값을 사용하는 감소강조항으로서, 단조롭게 감소하는 감소기간과 이것에 계속해서 단조롭게 증가하는 증가기간을 가지는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때에, 상기 감소기간에는, 상기 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 1 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 1 산출값에 비해서 상기 감소강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 1 산출값의 측이 커지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 감소율이 큰 시계열을 부여한 경우일 수록 산출되는 상기 현재 제 1 산출값이 커지게 되고, 상기 증가기간에는, 상기 가 상 현재 제 1 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 1 산출값의 변화의 기울기가 작아지게 되는 감소강조항으로 이루어지는제 1 산출식에 의해서, 상기 현재 제 1 산출값을 상기 현재 센서출력값을 사용하여 산출하고,상기 현재 센서출력값이 상기 m회 과거 제 1 산출값에 비해서 클 때에는 상기 현재 센서출력값을 상기 현재 제 1 산출값으로 하는제 1 산출수단과;상기 저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 1 산출값이 소정의 제 1 관계를 만족하였을 때에, 상기 저농도신호 대신에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 m회 과거 제 1 산출값은 전회에 산출한 전회 제 1 산출값인 가스검출장치.
- 청구항 4에 있어서,상기 m회 과거 제 1 산출값은 전회에 산출한 전회 제 1 산출값인 가스검출장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 제 2 산출값이 소정의 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 제 2 산출값이 소정의 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 3에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 제 2 산출값이 소정의 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 4에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 제 2 산출값이 소정의 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 5에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 제 2 산출값이 소정의 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 6에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 제 2 산출값이 소정의 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단으로서,상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 제 2 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 증가하는 제 2 증가항 중 어느 하나로 이루어지는 제 2 기준항과,상기 현재 센서출력값을 사용하는 제 2 증가강조항으로서, 단조롭게 증가하는 증가기간과 이것에 계속해서 단조롭게 감소하는 감소기간을 가지는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때, 상기 증가기간에는, 상기 제 2 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 2 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 상기 제 2 증가강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 2 산출값의 측이 작아지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 증가율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 2 산출값이 작아지게 되고, 상기 감소기간에는, 상기 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기가 커지게 되는 제 2 증가강조항으로 이루어지는제 2 산출식에 의해서, 상기 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과;상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 2 산출값이 상기 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단으로서,상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 제 2 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 증가하는 제 2 증가항 중 어느 하나로 이루어지는 제 2 기준항과,상기 현재 센서출력값을 사용하는 제 2 증가강조항으로서, 단조롭게 증가하는 증가기간과 이것에 계속해서 단조롭게 감소하는 감소기간을 가지는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때, 상기 증가기간에는, 상기 제 2 증가강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 2 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 상기 제 2 증가강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 2 산출값의 측이 작아지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 증가율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 2 산출값이 작아지게 되고, 상기 감소기간에는, 상기 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기가 커지게 되는 제 2 증가강조항으로 이루어지는제 2 산출식에 의해서, 상기 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과;상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 2 산출값이 상기 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 3에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단으로서,상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 제 2 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 감소하는 제 2 감소항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 제 2 기준항과,상기 현재 센서출력값을 사용하는 제 2 감소강조항으로서, 단조롭게 감소하는 감소기간과 이것에 계속해서 단조롭게 증가하는 증가기간을 가지는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때, 상기 감소기간에는, 상기 제 2 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 2 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 상기 제 2 감소강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 2 산출값의 측이 커지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 감소율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 2 산출값이 커지게 되고, 상기 증가기간에는, 상기 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기가 작아지게 되는 제 2 감소강조항으로 이루어지는제 2 산출식에 의해서, 상기 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과;상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 2 산출값이 상기 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 4에 있어서,상기 고농도신호 발생수단에 의해서 상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에, 상기 소정 사이클 시간마다 상기 현재 센서출력값을 사용하여 현재의 제 2 산출값인 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단으로서,상기 센서출력값에 추종하면서 센서출력값보다도 완만하게 변화하는 제 2 추종항 및 상기 센서출력값의 변화와는 관계없이 서서히 감소하는 제 2 감소항 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 제 2 기준항과,상기 현재 센서출력값을 사용하는 제 2 감소강조항으로서, 단조롭게 감소하는 감소기간과 이것에 계속해서 단조롭게 증가하는 증가기간을 가지는 상기 센서출력값의 시계열을 부여하였을 때, 상기 감소기간에는, 상기 제 2 감소강조항이 없다라고 하였을 때의 가상 제 2 산출식에 의해서 산출되는 가상 현재 제 2 산출값에 비해서 상기 제 2 감소강조항이 있는 때에 산출되는 상기 현재 제 2 산출값의 측이 커지게 되고, 또한 상기 시계열로서 상기 센서출력값의 감소율이 큰 시계열을 부여한 경우일수록 산출되는 상기 현재 제 2 산출값이 커지게 되고, 상기 증가기간에는, 상기 가상 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기에 비해서 상기 현재 제 2 산출값의 변화의 기울기가 작아지게 되는 제 2 감소강조항으로 이루어지는제 2 산출식에 의해서, 상기 현재 제 2 산출값을 산출하는 제 2 산출수단과;상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 현재 센서출력값과 상기 현재 제 2 산출값이 상기 제 2 관계를 만족하였을 때에, 상기 고농도신호 대신에 상기 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값(S(n))을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값(S(n))이 증대하는 취득수단과; (단, n은 시계열의 순서를 나타내는 정수),저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ①에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 1 베이스값 산출수단과;B(n)=B(n-1)+k1[S(n)-B(n-1)]-k2[S(n)-S(n-q)] ……①(단, k1, k2는 제 1, 제 2 계수이고, 0＜k1＜1, k2＞0, q는 양수의 정수),상기 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))으로부터 하기 식 ②에 따라서 차분값(D(n))을 산출하는 차분값 산출수단과;D(n)=S(n)-B(n) ……②상기 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값(S(n))을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값(S(n))이 증대하는 취득수단과; (단, n은 시계열의 순서를 나타내는 정수),저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 베이스값(B(n))을 산출하는 제 1 베이스값 산출수단으로서,상기 센서출력값(S(n))이 전회에 산출한 베이스값인 전회 베이스값(B(n-1))보다 클 때, 하기 식 ①에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하고,B(n)=B(n-1)+k1[S(n)-B(n-1)]-k2[S(n)-S(n-q)] ……①(단, k1, k2는 제 1, 제 2 계수이고, 0＜k1＜1, k2＞0, q는 양수의 정수)상기 센서출력값(S(n))이 상기 전회 베이스값(B(n-1))보다도 작을 때, 하기 식 ③에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 1 베이스값 산출수단과;B(n)=S(n) ……③상기 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))으로부터 하기 식 ②에 따라서 차분값(D(n))을 산출하는 차분값 산출수단과;D(n)=S(n)-B(n) ……②상기 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 17에 있어서,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ④에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 2 베이스값 산출수단과;B(n)=B(n-1)+k3[S(n)-B(n-1)]-k4[S(n)-S(n-r)] ……④(단, k3, k4는 제 3, 제 4 계수이고, 0＜k3＜1, k4＞0, r은 양수의 정수)상기 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)보다도 작을 때에 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 18에 있어서,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ④에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 2 베이스값 산출수단과;B(n)=B(n-1)+k3[S(n)-B(n-1)]-k4[S(n)-S(n-r)] ……④(단, k3, k4는 제 3, 제 4 계수이고, 0＜k3＜1, k4＞0, r은 양수의 정수)상기 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)보다도 작을 때에 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값(S(n))을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값(S(n))이 감소하는 취득수단과; (단, n은 시계열의 순서를 나타내는 정수),저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ⑤에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 3 베이스값 산출수단과;B(n)=B(n-1)+k5[S(n)-B(n-1)]-k6[S(n)-S(n-t)] ……⑤(단, k5, k6는 제 5, 제 6 계수이고, 0＜k5＜1, k6＞0, t는 양수의 정수)상기 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))으로부터 하기 식 ⑥에 따라서 차분값(D(n))을 산출하는 차분값 산출수단과;D(n)=S(n)-B(n) ……⑥상기 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 특정 가스의 농도에 따라서 전기적 특성이 변화하는 가스센서소자를 사용하는 가스검출장치로서,상기 가스센서소자를 사용하여 소정 사이클 시간마다 센서출력값(S(n))을 취득하는 취득수단으로서, 상기 특정 가스의 농도가 상승하였을 때에 상기 센서출력값(S(n))이 감소하는 취득수단과; (단, n은 시계열의 순서를 나타내는 정수),저농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 베이스값(B(n))을 산출하는 제 3 베이스값 산출수단으로서,상기 센서출력값(S(n))이 전회에 산출한 베이스값인 전회 베이스값(B(n-1))보다 작을 때, 하기 식 ⑤에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하고,B(n)=B(n-1)+k5[S(n)-B(n-1)]-k6[S(n)-S(n-t)] ……⑤(단, k5, k6는 제 5, 제 6 계수이고, 0＜k5＜1, k6＞0, t는 양수의 정수)상기 센서출력값(S(n))이 상기 전회 베이스값(B(n-1))보다도 클 때, 하기 식 ⑦에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 3 베이스값 산출수단과;B(n)=S(n) ……⑦상기 센서출력값(S(n))과 베이스값(B(n))으로부터 하기 식 ⑥에 따라서 차분값(D(n))을 산출하는 차분값 산출수단과;D(n)=S(n)-B(n) ……⑥상기 차분값(D(n))이 고농도 한계값(Tu)보다도 클 때에 고농도신호를 발생하는 고농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 21에 있어서,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ⑧에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 4 베이스값 산출수단과;B(n)=B(n-1)+k7[S(n)-B(n-1)]-k8[S(n)-S(n-u)]……⑧(단, k7, k8은 제 7, 제 8 계수이고, 0＜k7＜1, k8＞0, u은 양수의 정수)상기 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)보다도 작을 때에 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 22에 있어서,상기 고농도신호를 발생하고 있는 기간에 있어서, 상기 소정 사이클 시간마다 하기 식 ⑧에 따라서 베이스값(B(n))을 산출하는 제 4 베이스값 산출수단과;B(n)=B(n-1)+k7[S(n)-B(n-1)]-k8[S(n)-S(n-u)]……⑧(단, k7, k8은 제 7, 제 8 계수이고, 0＜k7＜1, k8＞0, u은 양수의 정수)상기 차분값(D(n))이 저농도 한계값(Td)보다도 작을 때에 저농도신호를 발생하는 저농도신호 발생수단;을 구비하는 가스검출장치.
- 청구항 1 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 기재된 가스검출장치를 포함하는 차량용 오토 벤틸레이션 시스템.
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