(57)【要約】【課題】ガス検出手段の異常を検出して、ガス検出の信頼性及び保守性を向上させる。【解決手段】アルコールセンサ２４Ａの出力値と、同時刻に出力されたガスセンサ２４Ｂの出力値との組み合わせの時系列変化により得られるパターンとして抽出される楕円の長軸の傾きを演算し、演算した傾きと予め演算して記憶しておいたアルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂが正常状態のときの傾きとを比較することにより、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂの状態を判定する。正常状態と判定された場合には、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂの出力値に基づいて、呼気中のエタノールガスの濃度を算出して出力し、異常状態と判定された場合には、算出結果及び判定結果を出力するか、判定結果のみを出力する。【選択図】図４
2010121946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の気体中に含まれる検出対象ガスの濃度に関連した検出値を出力する第１のガス検出手段と、
前記検出対象の気体中に含まれる前記検出対象ガス以外のガスの濃度に関連した検出値を出力する第２のガス検出手段と、
前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段の一方の検出値の変化に対する他方の検出値の変化の割合を演算する演算手段と、
前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段が正常なときの前記演算手段で演算した前記割合を記憶した記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記割合と前記演算手段で演算した前記割合とを比較して、前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段が正常状態であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段で正常状態と判定された場合に、前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段の検出値に基づいて、検出対象ガスの濃度を算出して出力し、前記判定手段で前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段のいずれかが異常状態であると判定された場合に、前記検出対象ガスの濃度及び前記判定手段による判定結果、または前記判定結果を出力する出力手段と、
を含むガス検出装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記第１のガス検出手段がガスを検出する前のベース値と前記第２のガス検出手段がガスを検出する前のベース値とで示されるベース点と、前記第１のガス検出手段の検出値と前記第２のガス検出手段の検出値とで示され、かつ前記ベース点との距離が最大となる最大点とに基づいて、前記割合を演算する請求項１記載のガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出装置に係り、特に、運転者の呼気に含まれるアルコールの濃度を検出することができるガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルコールセンサでドライバの呼気中のアルコールを検出してエンジン始動を停止することなどが行われている。このような場合に用いられるアルコールセンサなどは、使用期間や使用状況などによって検出感度が劣化していくため、アルコール検出の精度が低下してしまう。
【０００３】
そこで、特許文献１では、アルコールセンサの使用期間及び使用回数の履歴情報を保存しておき、この履歴情報に基づいて、使用期間及び使用回数の少なくとも一方が所定の値を超えた場合に、アルコールセンサの交換を指示する案内を出力するアルコール検知システムが提案されている。
【０００４】
また、同じく特許文献１のアルコール検知システムでは、同一の特性のセンサを複数用いて測定を行い、各センサの出力値の差異から正常動作しているか否かを判断することが提案されている。
【０００５】
また、特許文献２では、特性の異なる複数のガスセンサの出力のうち、最大値を示すセンサの出力を「１．０」として全てのセンサ出力を基準化し、これら基準化した出力の組み合わせをパターン認識してガスを識別するガス識別装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２１２４８１号公報
【特許文献２】特開平６−２４２０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のガス検知システムでは、装置の使用環境や人の呼気に含まれるガスの多様性などにより、センサの交換時期となる使用期間や使用回数を一定の所定値として決定することは困難である、という問題がある。
【０００７】
また、同じ環境で同一特性のセンサを複数使用した場合には、同じ時期に同じようにセンサが劣化する可能性が高く、検出対象気体中のガス濃度が薄いためにセンサ出力が低いのか、センサの劣化により出力が低いのかの区別ができない、という問題がある。
【０００８】
また、特許文献２のガス識別装置では、ガスの識別能力を向上させることを目的としており、センサの異常や故障を検出することは考慮されていない、という問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、ガス検出手段の異常を検出して、ガス検出の信頼性及び保守性を向上させることができるガス検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のガス検出装置は、検出対象の気体中に含まれる検出対象ガスの濃度に関連した検出値を出力する第１のガス検出手段と、前記検出対象の気体中に含まれる前記検出対象ガス以外のガスの濃度に関連した検出値を出力する第２のガス検出手段と、前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段の一方の検出値の変化に対する他方の検出値の変化の割合を演算する演算手段と、前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段が正常なときの前記演算手段で演算した前記割合を記憶した記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記割合と前記演算手段で演算した前記割合とを比較して、前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段が正常状態であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段で正常状態と判定された場合に、前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段の検出値に基づいて、検出対象ガスの濃度を算出して出力し、前記判定手段で前記第１のガス検出手段及び前記第２のガス検出手段のいずれかが異常状態であると判定された場合に、前記検出対象ガスの濃度及び前記判定手段による判定結果、または前記判定結果を出力する出力手段とを含んで構成されている。
【００１１】
本発明のガス検出装置によれば、第１のガス検出手段が、検出対象の気体中に含まれる検出対象ガスの濃度に関連した検出値を出力し、また、第２のガス検出手段が、検出対象の気体中に含まれる検出対象ガス以外のガスの濃度に関連した検出値を出力する。そして、演算手段が、第１のガス検出手段及び第２のガス検出手段の一方の検出値の変化に対する他方の検出値の変化の割合を演算する。記憶手段が、第１のガス検出手段及び第２のガス検出手段が正常なときの演算手段で演算した割合を記憶し、判定手段が、記憶手段に記憶された割合と演算手段で演算した割合とを比較して、第１のガス検出手段及び第２のガス検出手段が正常状態であるか否かを判定する。そして、出力手段が、判定手段で正常状態と判定された場合に、第１のガス検出手段及び第２のガス検出手段の検出値に基づいて、検出対象ガスの濃度を算出して出力し、判定手段で第１のガス検出手段及び第２のガス検出手段のいずれかが異常状態であると判定された場合に、検出対象ガスの濃度及び判定手段による判定結果、または判定結果を出力する。
【００１２】
このように、第１のガス検出手段及び第２のガス検出手段の一方の検出値の変化に対する他方の検出値の変化の割合と、２つのガス検出手段が正常状態のときの割合とを比較することでガス検出手段の状態を判定するため、検出対象の気体中に含まれるガスの濃度や検出対象の気体の入力時間に影響されることなくガス検出手段の状態を判定することができ、異常状態と判定された場合には、その判定結果とともにガス濃度の算出結果を出力するか、または、判定結果のみを出力してガス濃度の算出結果の出力を行わないので、ガス検出の信頼性及び保守性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の前記演算手段は、前記第１のガス検出手段がガスを検出する前のベース値と前記第２のガス検出手段がガスを検出する前のベース値とで示されるベース点と、前記第１のガス検出手段の検出値と前記第２のガス検出手段の検出値とで示され、かつ前記ベース点との距離が最大となる最大点とに基づいて、前記割合を演算するようにすることができる。このように、２つのガス検出手段の出力値の変化の割合を、ベース点と最大点とに基づいて演算することにより、容易に求めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、ガス検出手段の異常を検出して、ガス検出の信頼性及び保守性を向上させることができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、ドライバの呼気からアルコールの一種であるエタノールの濃度を検出するエタノール濃度検出装置に、本発明を適用した場合を例に説明する。
【００１６】
図１に示すように、第１の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置１０は、運転席に設けられたステアリングコラム１２の、ドライバの呼気が到達可能な位置に取り付けられている。エタノール濃度検出装置１０は、先端部に拡径した吸い込み口２０Ａが形成された細長円筒状の呼気導入管２０を備えており、呼気導入管２０の中間部の内部にはセンサ群２４が取り付けられている。
【００１７】
図２に示すように、呼気導入管２０の内部であって、センサ群２４より吸い込み口２０Ａ側には、ドライバの呼気を吸い込み口２０Ａから吸い込むために駆動される吸い込みファン２２が設けられている。
【００１８】
センサ群２４は、呼気導入管２０の中間部の内部に対向するように取り付けられた、アルコールセンサ２４Ａとガスセンサ２４Ｂとで構成されている。
【００１９】
アルコールセンサ２４Ａは、呼気導入管２０内を流れる気体中に含まれるエタノールガスを検出するセンサである。アルコールセンサ２４Ａは、図３に示すような回路で構成されている。アルコールセンサ２４Ａでは、ヒータ電圧ＶＨと回路電圧ＶＣが印加され、センサ抵抗ＲＳに直列に接続された負荷抵抗ＲＬの両端電圧ＶＯＵＴを、検出信号として出力する。従って、アルコールセンサ２４Ａは、呼気導入管２０内を流れる気体中に含まれるエタノールガスの濃度が高くなるに従って、レベルが高い検出信号を出力し、呼気導入管２０内を流れる気体中に含まれるエタノールガスの濃度が低くなるに従って、レベルが低い検出信号を出力する。
【００２０】
また、アルコールセンサ２４Ａは、ガス成分の選択性が比較的低く、エタノールガス以外に、例えば、水素、一酸化炭素、メタン、イソブタンなどに感度を有し、各々のガス成分に対して異なる感度特性を有している。
【００２１】
ガスセンサ２４Ｂは、目的成分（エタノール）以外のガス成分に対する感度（変化特性）がアルコールセンサ２４Ａと異なり、多くのガス成分に感度を有している。ガスセンサ２４Ｂは、呼気導入管２０内に流れる気体中に含まれる、感度を有するガス成分の濃度が高くなるに従って、レベルが高い検出信号を出力し、呼気導入管２０内を流れる気体中に含まれる、感度を有するガス成分の濃度が低くなるに従って、レベルが低い検出信号を出力する。
【００２２】
この実施の形態によれば、吸い込みファン２２を駆動することにより、ドライバから吐き出された呼気は呼気導入管２０の吸い込み口２０Ａから呼気導入管２０内に吸入されると共に、呼気が空気と混合されることで任意に希釈され、センサ群２４へ一定流速で到達する。そして、呼気は、センサ群２４に接触した後、呼気導入管２０の外に排出される。
【００２３】
呼気がアルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂに接触することにより、アルコールセンサ２４Ａによって呼気を含む気体中のエタノールガスの濃度が検出されると共に、ガスセンサ２４Ｂによって呼気を含む気体中の感度を有するガス成分の濃度が検出される。アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂで検出された気体中のエタノールガスの濃度及び感度を有するガス成分の濃度は、後述するエタノール濃度判定器に入力され、検出したエタノールガスの濃度の大きさ及び感度を有するガス成分の濃度の大きさに基づいて、呼気中の検出対象ガスとしてのエタノールガスの濃度が検出される。
【００２４】
図４に示すように、エタノール濃度検出装置１０は、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂに接続され、かつ、エタノールガスの濃度を検出するエタノール濃度判定器３０を備えている。
【００２５】
エタノール濃度判定器３０は、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂが正常状態のときの、アルコールセンサ２４Ａの検出信号が示す出力値と、同時刻に出力されたガスセンサ２４Ｂの検出信号が示す出力値との組み合わせの時系列変化により得られるパターンを記憶した記憶部３２と、実際の検出のときに、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂの出力値の組み合わせの時系列変化により得られるパターンと、記憶部３２に記憶されたパターンとを比較することにより、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂが正常状態にあるか否かを判定するセンサ状態判定部３４と、センサ状態判定部３４で正常状態と判定された場合に、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂの出力値に基づいて、呼気中のエタノールガスの濃度を算出するエタノール濃度算出部３６と、センサ状態判定部３４による判定結果及びエタノール濃度算出部３６による算出結果を表示する表示部３８とを備えている。
【００２６】
ここで、本実施の形態の原理について説明する。
【００２７】
まず、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂの出力値を所定時間間隔で取得する。アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂが各々の対象ガスを検出して出力値が変化し始める直前までの一定の出力値をベース値とする。
【００２８】
次に、横軸にアルコールセンサ２４Ａの出力値、縦軸にガスセンサ２４Ｂの出力値をとった座標系に、同時刻に出力されたアルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂの出力値の組み合わせで示される点をプロットして、２つのセンサの出力値の組み合わせの変化パターンを抽出する。抽出されるパターンは、図５（Ｃ）に示すように、楕円形状（リサジュー図形）となる。この楕円の長軸の一端は２つのセンサの出力値が共にベース値であるベース点となる。なお、ここでは、横軸にアルコールセンサ２４Ａの出力値、縦軸にガスセンサ２４Ｂの出力値をとった座標系としているが、横軸にガスセンサ２４Ｂの出力値、縦軸にアルコールセンサ２４Ａの出力値をとった座標系としてもよい。
【００２９】
このように、同時刻に出力されたアルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂの出力値をプロットして出力値の組み合わせの変化パターンを抽出することにより、呼気導入管２０への呼気入力時間の長さの違いによる影響を補償することができる。また、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂが正常状態である場合には、呼気導入管２０へ入力されたガス濃度に差があっても、抽出される変化パターンは略相似形となり、変化パターンとして抽出される楕円の長軸の傾きは略一定となる。
【００３０】
そこで、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂが正常状態のときの変化パターンから楕円の長軸の傾きを演算して記憶しておき、実際の判定時に演算された傾きと比較することにより、センサの状態を判定する。楕円の長軸は、ベース点と、ベース点からの距離が最大となる最大点とを端点とする線分であるため、抽出された変化パターンからベース点及び最大点を検出し、このベース点及び最大点に基づいて楕円の長軸の傾きを演算することができる。
【００３１】
上記のように、横軸にアルコールセンサ２４Ａの出力値、縦軸にガスセンサ２４Ｂの出力値をとった座標系の場合では、図６（Ａ）に示すように、アルコールセンサ２４Ａに異常がある場合には、正常時より傾きが大きくなり、同図（Ｂ）に示すように、ガスセンサ２４Ｂに異常がある場合には、正常時より傾きが小さくなる。
【００３２】
次に、図７を参照して、センサ状態の判定の際に基準となる正常時の２つのセンサからの出力値の組み合わせの変化パターンを抽出して記憶するための正常時パターン記憶処理プログラムの処理ルーチンについて説明する。本ルーチンは、本実施の形態のエタノール濃度検出装置１０を初めて利用するときなど、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂの検出感度に劣化が生じていない正常状態のときに実行する。
【００３３】
ステップ１００で、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂのヒータをオンし、次に、ステップ１０２で、２つのセンサの各々の出力値の取得を開始する。出力値は所定時間間隔毎に取得し、横軸にアルコールセンサ２４Ａの出力値、縦軸にガスセンサ２４Ｂの出力値をとった座標系にプロットする。
【００３４】
次に、ステップ１０４で、呼気導入管２０に呼気が入力されたか否かを判断する。２つのセンサのいずれかの出力値が変化し始めた場合に、呼気が入力されたと判断する。呼気が入力された場合には、ステップ１０６へ進み、入力されない場合には、入力されるまで本ステップの判断を繰り返す。
【００３５】
ステップ１０６で、アルコールセンサ２４Ａのベース値とガスセンサ２４Ｂのベース値との組み合わせで示されるベース点を検出する。
【００３６】
次に、ステップ１０８で、順次プロットされる２つのセンサからの出力値の組み合わせで示される点についてベース点からの距離を算出し、算出した距離に基づいてベース点との距離が最大となる最大点を検出したか否かを判断する。２つのセンサからの出力値の組み合わせの変化パターンは楕円形状となるため、順次プロットされる２つのセンサからの出力値の組み合わせで示される点のベース点からの距離は徐々に増加し、一端をベース点とする楕円の長軸の他端をピークとして徐々に減少する。従って、最大点を検出することにより、プロットされる変化パターンの長軸を抽出することができる。最大点が検出された場合には、ステップ１１０へ進み、検出されない場合には、検出されるまで本ステップの判断を繰り返す。
【００３７】
ステップ１１０で、２つのセンサからの出力値の取得を終了する。最大点が検出されれば、出力値の変化終了までの全ての値をプロットしなくても、変化パターンとして抽出されるべき楕円の長軸の傾きを演算することができるため、以降の出力値の取得は不要となる。
【００３８】
次に、ステップ１１２で、ベース点と最大点とに基づいて、楕円の長軸の傾きを演算し、次に、ステップ１１４で、演算した傾きを所定の記録領域に記憶して処理を終了する。
【００３９】
次に、図８を参照して、センサが正常か否かを判定するためのセンサ状態判定処理プログラムの処理ルーチンについて説明する。本ルーチンは、エンジン始動時など、ドライバの呼気にアルコールが含まれるか否かを検出する際に実行される。
【００４０】
ステップ２００〜２１０で、正常時パターン記憶処理（図７）のステップ１００〜１０８及びステップ１１２と同様の処理により、２つのセンサからの出力値の組み合わせの変化パターンである楕円の長軸の傾きを演算する。なお、本ルーチンでは後述するエタノール濃度算出処理も実行されるため、正常時パターン記憶処理のステップ１１０の出力値の取得終了の処理は省略して、変化終了まで出力値の取得を継続する。
【００４１】
次に、ステップ２１２で、予め記憶された正常時の変化パターンである楕円の傾きを読み出し、ステップ２１０で演算された傾きと比較する。
【００４２】
次に、ステップ２１４で、比較結果に基づいて、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂのいずれかに異常があるか否かを判定する。例えば、正常時の傾きをαとし、α±ａ（ａは所定値）をセンサが正常な場合の傾きの範囲とする。ステップ２１０で演算した傾きをα’とすると、α’＞α＋ａであれば、アルコールセンサ２４Ａに異常があり、α’＜α−ａであれば、ガスセンサ２４Ｂに異常があると判定する。いずれかのセンサに異常ありと判定された場合には、ステップ２１６へ進んで、表示部３８にセンサに異常がある旨の判定結果を表示して、ステップ２１８へ進む。正常と判定された場合には、判定結果を表示することなくステップ２１８へ進む。
【００４３】
ステップ２１８で、後述するエタノール濃度算出処理を実行して、処理を終了する。なお、ステップ２１４で異常ありと判定された場合には、ステップ２１８の処理を実行することなく処理を終了するようにしてもよい。
【００４４】
次に、エタノール濃度算出処理について説明する。エタノール濃度の算出は、異なる特性のセンサからの出力値に基づいてエタノール濃度を算出することができるものであればよい。例えば、以下の方法により算出することができる。
【００４５】
センサからの出力値の変化パターンの特徴のうち、変化開始からピークまでの出力値の変化特性、すなわちガス吸着時の変化特性は、ガス成分の吸着特性のみならず、ガス拡散、反応の特性を反映するため、ガス成分の種類による違いが生じにくい。一方、出力値のピークから変化終了までの変化特性、すなわちガス脱着時の変化特性は、主にガス成分の脱着特性を反映しており、一定流速下における一過性のガスに対する出力値の変化特性であっても、ガス成分の種類による違いが生じやすい。
【００４６】
そこで、アルコールセンサ２４Ａからの出力値の変化開始からピークとなるまでの時間Ｔｐ−ｔｈ２と、ガスセンサ２４Ｂからの出力値のピークから変化終了までの時間Ｔ２ｐ−ｔｈ２との比が、以下の（１）式で表される条件を満たす場合には、呼気導入管２０内を流れる気体中にエタノールガス成分が含まれていると判定する。一方、以下の（１）式で表される条件を満たさない場合には、呼気導入管２０内を流れる気体中にエタノールガス成分が含まれていないと判定する。
【００４７】
Ｇ１  ＜  Ｔｐ−ｔｈ２／Ｔ２ｐ−ｔｈ２  ＜  Ｇ２    ・・・（１）
【００４８】
なお、閾値Ｇ１には、例えば、０．８〜１の範囲の値を設定しておくのが好ましく、本実施の形態では、閾値Ｇ１として、０．９が設定されている。また、閾値Ｇ２には、例えば、１〜１．２の範囲の値を設定しておくのが好ましく、本実施の形態では、閾値Ｇ２として、１．１が設定されている。
【００４９】
エタノール濃度算出部３６は、（１）式に基づいて、エタノールガス成分が含まれていると判定した場合には、アルコールセンサ２４Ａからの出力値がピークとなるように変化しているときの出力値の変化パターンを抽出する。抽出した変化パターンを用いてシステム同定を行い、アルコールセンサ２４Ａからの出力値の飽和出力値を予測する。予測された飽和出力値に基づいて、呼気導入管２０内を流れる気体中に含まれるエタノール成分の濃度を算出して、表示部３８に算出結果を表示する。
【００５０】
また、エタノール濃度算出処理を以下のように実行することもできる。ここでは、ガスセンサ２４Ｂは対象気体中に含まれる酸素の濃度を検出する酸素センサを用いる。
【００５１】
まず、呼気中のエタノールガスの濃度をｄｘ、酸素の濃度をｄａ、センサ計測地点ｔで観測される呼気量の時間変化をｂ（ｔ）、酸素センサ２４Ｂ及びアルコールセンサ２４Ａの各々の出力をｅｘ（ｔ）、ｅａ（ｔ）とすると、酸素センサ２４Ｂ及びアルコールセンサ２４Ａの各々からの出力値のインパルス応答ｈｘ（ｔ）、ｈａ（ｔ）は、以下の（２）式で表される。
【００５２】
【数１】
2010121946.tif 000003
【００５３】
ここで、呼気量を図９のようにパルス波形で近似すると、呼気量の時間変化ｂ（ｔ）は、以下の（３）式で表わされる。
【００５４】
【数２】
2010121946.tif 000004
【００５５】
上記（２）式及び（３）式により、酸素センサ２４Ｂ及びアルコールセンサ２４Ａの各々からの出力値ｅｘ（ｔ）、ｅａ（ｔ）は、以下の（４）式で表される。
【００５６】
【数３】
2010121946.tif 000005
【００５７】
ただし、Ｔｘは、酸素センサ２４Ｂのインパルス応答持続時間、Ｔａは、アルコールセンサ２４Ａのインパルス応答持続時間である。また、Ｔｘ、Ｔａは、呼気継続時間Ｔｂより長いと仮定した。
【００５８】
上記（４）式により、酸素センサ２４Ｂ及びアルコールセンサ２４Ａの各々からの出力値の時間微分ｅｘ（ｔ）のドット、ｅａ（ｔ）のドットは、以下の（５）式で表される。
【００５９】
【数４】
2010121946.tif 000006
【００６０】
従って、上記（５）式により、呼気中のエタノールガスの濃度ｄａは、０＜ｔ＜Ｔｂの区間で、以下の（６）式で表される。
【００６１】
【数５】
2010121946.tif 000007
【００６２】
エタノール濃度算出部３６は、上記（６）式を用いて、算出された呼気導入管２０内を流れる呼気を含む気体中のエタノールガスの濃度の変化の時間微分、算出された呼気導入管２０内を流れる呼気を含む気体中の酸素の濃度の変化の時間微分、アルコールセンサ２４Ａからの出力値のインパルス応答の特性、及び酸素センサ２４Ｂからの出力値のインパルス応答の特性に基づいて、呼気中のエタノールガスの濃度を算出する。
【００６３】
また、下記（７）式で示すように、アルコールセンサ２４Ａのセンサ出力のピーク値（ｅｘpeak）と酸素センサ２４Ｂのセンサ出力のピーク値（ｅａpeak）との比でアルコール濃度を算出するようにしてもよい。
アルコール濃度＝ｅｘpeak／ｅａpeak        ・・・（７）
【００６４】
以上説明したように、第１の実施の形態のエタノール濃度検出装置によれば、アルコールセンサ及びアルコールセンサとは特性の異なるガスセンサのそれぞれの出力値を組み合わせた時系列の変化パターンを抽出し、この変化パターンの傾きと、正常時に記憶しておいた変化パターンの傾きとを比較することによりセンサの状態を判定するため、入力されるガスの濃度や入力時間による影響を防止して、適切にセンサの異常を判定することができる。また、センサに異常ありと判定された場合には、その判定結果を出力するか、判定結果を出力した上でエタノール濃度の算出を行わないため、ガス検出の信頼性及び保守性を向上させることができる。
【００６５】
なお、第１の実施の形態では、２つのセンサの出力値の変化パターンとして楕円の長軸を抽出するために、ベース点からの距離が最大となる最大点が検出された時点で、出力値の取得を終了する場合について説明したが、一旦センサの出力値をすべてプロットして楕円形状のパターンを抽出してから、最大点を求めるようにしてもよい。
【００６６】
次に、第２の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置について説明する。第１の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置１０と同一の構成及び処理については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
第１の実施の形態では、２つの出力センサからの出力値の組み合わせの変化パターンとして抽出される楕円の長軸の傾きに基づいて、センサの状態を判定する場合について説明したが、第２の実施の形態では、長軸の切片に基づいて判定する場合について説明する。
【００６８】
正常時パターン記憶処理（図７）のステップ１１２では、ベース点と最大点とに基づいて、楕円の長軸の延長線の縦軸との切片を演算し、ステップ１１４で所定領域に演算した切片を記憶する。
【００６９】
センサ状態判定処理（図８）のステップ２１０でも、同様にベース点と最大点とに基づいて、楕円の長軸の延長線の縦軸との切片を算出し、ステップ２１２で、正常時の切片と比較する。
【００７０】
次に、ステップ２１４で、比較結果に基づいて、アルコールセンサ２４Ａ及びガスセンサ２４Ｂのいずれかに異常があるか否かを判断する。例えば、図１０に示すように、正常時の切片をβとし、β±ｂ（ｂは所定値）をセンサが正常な範囲とする。ステップ２１０で算出した切片をβ’とすると、β’＜β−ｂであれば、アルコールセンサ２４Ａに異常があり、β’＞β＋ｂであれば、ガスセンサ２４Ｂに異常があると判定する。
【００７１】
このように、２つのセンサからの出力値の組み合わせの変化パターンとして抽出される楕円の長軸の延長線の縦軸との切片に基づいても、センサの状態を判定することができる。
【００７２】
なお、第２の実施の形態では、長軸の延長線の縦軸との切片を演算する場合について説明したが、短軸の傾きや、ベース点を通り長軸に直交する直線の縦軸との切片または横軸との切片を演算するようにしてもよい。
【００７３】
また、上記の実施の形態では、算出された呼気中のエタノールガスの濃度を表示する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、算出したエタノールガス濃度と予め定めた閾値とを比較し、算出したエタノールガス濃度が閾値以上の場合にエタノールの濃度が高いと判定し、エンジンが始動できないようにする等の不正ができないように制御するようにしてもよい。
【００７４】
また、上記の実施の形態では、ドライバの呼気からエタノールを検出する場合について説明したが、エタノール濃度検出装置を携帯可能に構成する等により、本発明をドライバ以外の人間の呼気からエタノールを検出する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１の実施の形態のエタノール濃度検出装置を運転席のステアリングコラムに取り付けた状態を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態を示す概略図である。
【図３】アルコールセンサの構成を示す回路図である。
【図４】第１の実施の形態のエタノール濃度判定器の構成を示すブロック図である。
【図５】（Ａ）アルコールセンサの出力値の時間変化を示す線図、（Ｂ）ガスセンサの出力値の時間変化を示す線図、及び（Ｃ）２つのセンサの出力値の組み合わせをプロットすることにより抽出される変化パターン示す線図である。
【図６】第１の実施の形態において、（Ａ）アルコールセンサに異常がある場合の変化パターンを示す線図、及び（Ｂ）ガスセンサに異常がある場合の変化パターンを示す線図である。
【図７】第１の実施の形態のエタノール濃度検出装置における正常時パターン記憶処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施の形態のエタノール濃度検出装置におけるセンサ状態判定処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図９】呼気量の時間変化を示す線図である。
【図１０】第２の実施の形態において、（Ａ）アルコールセンサに異常がある場合の変化パターンを示す線図、及び（Ｂ）ガスセンサに異常がある場合の変化パターンを示す線図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０   エタノール濃度検出装置
２４Ａ アルコールセンサ
２４Ｂ ガスセンサ
３０   エタノール濃度判定器
３２   記憶部
３４   センサ状態判定部
３６   エタノール濃度算出部
３８   表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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