(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
換気装置の作動方法において、
ａ）車両の乗員室により形成された換気すべき内部空間へ空気を供給するステップと、
ｂ）前記内部空間へ供給すべき空気中の目標ガスの濃度を検出し、該濃度の測定量として電気的な実際値信号を発生させるステップと、
ｃ）該実際値信号を選定された期間にわたり積分することによって積分値を自動的に形成するステップと、
ｄ）スイッチング信号を自動的に生成し、該スイッチング信号を用いて前記内部空間への空気の供給を遮断するステップが設けられており、該ステップを選択的に、
ｄ1）前記実際値信号が前記積分値により定められた第１の閾値を通過し、前記目標ガスの所定の濃度増加を表す方向に変化したとき、
ｄ2）まえもって選定された期間にわたる前記方向への前記実際値信号の変化の割合がまえもって選定された値を超えたとき、
実行し、
ｅ）前記実際値信号が逆方向に変化したとき、前記スイッチング信号を自動的に取り消して前記内部空間への空気の供給を再開するステップと、
ｆ）前記スイッチング信号が取り消され前記内部空間への空気供給が再開された後、前記実際値信号の勾配を監視し、前記勾配が反転すれば、負の勾配の絶対値を正の勾配の絶対値と加算し、これらの勾配の絶対値の和が別の所定値よりも大きければ、または前記実際値信号が前記別の所定値よりも小さければ、スイッチングパルスをトリガして、内部空間への空気流をふたたび遮断するステップを有することを特徴とする、
換気装置の作動方法。
【請求項２】
前記目標ガスの濃度を、該目標ガスの濃度が増大すると電気抵抗値が低減するセンサによって検出し、前記実際値信号がまえもって定められた値（ｘ）だけ積分値よりも減少したときに前記スイッチング信号を自動的に発生させ、前記実際値信号が上昇すると、前記スイッチング信号を取り消して内部空間への空気供給を再開し、該実際値信号は前記抵抗値を表す信号である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
目標ガスが存在するときに電気抵抗値が増大するセンサを用いて、内部空間へ供給される空気中で前記目標ガスの濃度を検出し、前記実際値信号が前記積分値まで増大しかつ変化の割合が正の勾配であれば前記スイッチング信号を発生させる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記実際値信号が前記積分値よりも値（ｘ）だけ低減された閾値まで増大すると、前記スイッチング信号を取り消して内部空間への空気供給を再開する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記目標ガスの濃度を測定するためのセンサを用い、該センサからの信号が該センサにおける脱着により反転すると、前記スイッチング信号を取り消して内部空間への空気供給を再開し、センサ実際値信号を評価用電子装置内に記憶させ、該信号を所定の値だけ増加してスイッチングレベルまで高め、該実際値信号が前記スイッチングレベルに対応する第２の閾値を超えると、内部空間への空気供給を再開する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
目標ガス濃度測定のために、脱着が生じると信号出力を反転させるセンサを用い、脱着時の該センサの実際値信号を記憶し、記憶された信号を所定の値だけ増加してスイッチングレベルまで高め、目標ガスが存在すると抵抗を増大させるセンサであれば、前記実際値信号が該スイッチングレベルにより定められた閾値よりも低くなったとき、前記スイッチング信号を自動的に取り消して、内部空間への空気供給を再開する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
目標ガスが存在すると抵抗値を増大させる濃度測定用のセンサを用いるならば、前記実際値信号の勾配が負になると前記積分値の形成を中断し、該勾配が負であるときは前記閾値をセンサ実際値信号と所定値（ｘ）の和により形成する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
積分値から値（ｘ）を低減することにより前記閾値を定め、前記実際値信号の勾配が反転したとき、該勾配が所定値よりも小さい商により表されるならば積分期間を短くし、それよりも長い通常の積分期間を記憶しておく、請求項１記載の方法。
【請求項９】
換気装置の作動方法において、
ａ）車両の乗員室により形成された換気すべき内部空間へ空気を供給するステップと、
ｂ）前記内部空間へ供給すべき空気中の目標ガスの濃度を検出し、該濃度の測定量として電気的な実際値信号を発生させるステップと、
ｃ）該実際値信号を選定された期間にわたり積分することによって積分値を自動的に形成するステップと、
ｄ）スイッチング信号を自動的に生成し、該スイッチング信号を用いて前記内部空間への空気の供給を遮断するステップが設けられており、該ステップを選択的に、
ｄ1）前記実際値信号が前記積分値により定められた第１の閾値を通過し、前記目標ガスの所定の濃度増加を表す方向に変化したとき、
ｄ2）まえもって選定された期間にわたる前記方向への前記実際値信号の変化の割合がまえもって選定された値を超えたとき、
実行し、
ｅ）前記実際値信号が逆方向に変化したとき、前記スイッチング信号を自動的に取り消して前記内部空間への空気の供給を再開するステップと、
ｆ）前記スイッチング信号が取り消され前記内部空間への空気供給が再開された後、前記実際値信号の勾配を監視し、前記勾配が反転すれば、負の勾配の絶対値を正の勾配の絶対値と加算し、これらの勾配の絶対値の和が別の所定値よりも小さければ、または前記実際値信号が前記別の所定値よりも大きければ、スイッチングパルスをトリガして、内部空間への空気流をふたたび遮断するステップを有することを特徴とする、
換気装置の作動方法。
【請求項１０】
換気装置の作動方法において、
ａ）車両の乗員室により形成された換気すべき内部空間へ空気を供給するステップと、
ｂ）前記内部空間へ供給すべき空気中の目標ガスの濃度を検出し、該濃度の測定量として電気的な実際値信号を発生させるステップと、
ｃ）該実際値信号を選定された期間にわたり積分することによって積分値を自動的に形成するステップと、
ｄ）スイッチング信号を自動的に生成し、該スイッチング信号を用いて前記内部空間への空気の供給を遮断するステップが設けられており、該ステップを選択的に、
ｄ1）前記実際値信号が前記積分値により定められた第１の閾値を通過し、前記目標ガスの所定の濃度増加を表す方向に変化したとき、
ｄ2）まえもって選定された期間にわたる前記方向への前記実際値信号の変化の割合がまえもって選定された値を超えたとき、
実行し、
ｅ）前記実際値信号が逆方向に変化したとき、前記スイッチング信号を自動的に取り消して前記内部空間への空気の供給を再開するステップと、
ｆ）目標ガスが存在すると抵抗値を減少させる濃度測定用のセンサを用いるならば、前記実際値信号の勾配が正になると前記積分値の形成を中断し、前記勾配が正であるときは該センサにより測定された実際値から所定値（ｘ）だけ減らして閾値を形成するステップを有することを特徴とする、
換気装置の作動方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガス（このガスのために１つまたは複数のセンサ素子が設計されている＝目標ガス）の濃度が高まったときに電気的なパルスをトリガする目的でセンサを使用する際の方法に関する。
使用にあたりたとえば、別の車両等からの放出により、一酸化炭素、酸化窒素、二酸化硫黄、部分燃焼した炭化水素のようなガスの濃度が高まったとき、車両のキャビンへの空気供給が中断される。
この目的で種々異なるセンサを使用することが知られており、たとえば
酸化性のガスには二酸化錫（SnO2）
還元性のガスにはフタロシアニン
酸化窒素には三酸化タングステン（WO3）
を用いることが知られている。
信号の評価にあたり、絶対的なレベルに達したときにスイッチング信号をトリガするのではなく、目標ガスの濃度が平均レベルに対し相対的に上昇したことがセンサにより検出されたときに、スイッチング信号をトリガすることが知られている。
センサにとってある程度のドリフトは免れないものであり、たいていは空気の湿度に対し妨害を受けやすく、さらに種々異なる基本負荷領域において有害物質により作動させなければならないので、電気的な高域通過フィルタを介してセンサ信号を弁別することが提案されている。この場合、他の車両に起因する有害物質値によってたいてい、他の作用よりも著しく急速なスイッチングパルスが生じる。ゆっくりとした変化に対しこのパルス（目標パルス）が伝達されるよう高域通過フィルタの遮断周波数を選定すれば、有利には対象とする有害物質レベルのそのつどの劣化によってスイッチング信号が生じることになる。さらに、いっそう小さな信号変化を評価できるようにする目的で、信号を何回も弁別することが提案されている（ヨーロッパ特許出願第８７００５９２号明細書参照）。
センサは通常、目標ガスに対し迅速に反応するが、著しく緩慢にもとの値を再びとることになるので、このような方法では、命令”空気供給中断”についてしか有利に発生させることができず、取り消し命令”空気供給再開”についてはほとんどうまく発生させることはできない。
センサ信号の平均値を所定の期間（たとえば１０分）にわたり連続的に形成し、目下のセンサ値をこの”学習した”平均値と比較することが知られている。これにより信号”空気供給中断”も信号”空気供給再開”も良好に導出することができる。これについての詳細は、１９８６／８７年のヨーロッパ特許第８７００５９２号明細書に記載されている。しかしこの方法のためには所定の振幅のセンサ信号が必要である。センサ信号が著しく小さいと、信号の評価が不確実になる。
したがって本発明の課題は、時間的な特性の考察が重要な役割を果たすようなところで、このような信号の変化を評価に利用できように構成することにある。
第１図には、目標ガスにより刺激された場合の典型的なセンサ信号が示されている。１．１のところでは、センサはほとんど汚されていない（通常空気値）。目標ガスによる空気の汚染は、時点１．２で始まる。ここでは負の勾配を確実に検出することができ、その傾斜は通常の変動よりも著しく大きい。目標ガスが存在している間、センサは領域１．２にある。空気の汚れ具合が再び正常な状態に回復すると、まずはじめに１．３においてセンサ値の上昇を観察することができ、いくらかの時間が経過した後、初期値１．４に達する。
この場合、時点１．２で空気供給を中断し、時点１．３で再び空気供給が可能になるようにすれば有意義である（この実施例では、ガスの作用により電気的な抵抗値が低い値をとるようなセンサについて述べている。センサが逆の特性を有する場合つまりガスの作用により抵抗値が高まる場合でも、基本的に前述のことがあてはまる。）
しかし実際には、センサ信号はこのように明瞭な状態を表すことは決してなく、したがって信号処理に対し著しく高い要求を課さなければならに。
有利な実施形態（第２図）によれば、センサ信号２．４の評価はプログラム制御されるマイクロコンピュータ２．３において行われ、その際、センサ２．１の信号はアナログ／ディジタルコンバータ２．２においてディジタル化される。
第３図には、本発明の基本原理がきわめて概略的に示されている。この場合、３．１はもとから著しく小さい変動を有するセンサ信号である。３．２は信号３．１の算術平均値（積分値）であり、その際、積分時間は任意に定めることができ、通常は５〜１０分である。３．３は計算機により形成された特性曲線であり、これはそのつど僅かな値（＝ｘ）だけ特性曲線３．２よりも小さい数値を有している。ｘは固定値とすることもできるが、たとえば１％というような比例値とすることもできる。
時点３．４において、特性曲線３．１が特性曲線３．３よりも小さい値をとったとき、空気供給が中断され、時点３．５において、値３．１が値３．３よりも再び大きくなったとき、空気供給が再開される。この場合、積分時間が重大な影響を有することがわかる。
積分時間が著しく短いと、有害物質による汚れが客観的にまだ大きいときにすでに換気装置が開放されてしまうことになる。これに対して積分時間が著しく長いと、多くの状況において閉鎖時間も主観的に過度に長くなってしまう。目標ガスの濃度が著しく高いことで、センサにおいて検出が行われる時点で著しく急速な信号変化が生じる。有利には本発明によればこのような状況のために、すでに第３図に基づき説明したスイッチング条件が満たされているか否かとは無関係に、センサ信号の微分値が所定の期間にわたりまえもって定められた値（ｙ）よりも大きいときには常に、スイッチング信号が付加的にトリガされるように構成されている。第４図にはその基本原理が示されている：
センサ値４．１は、目標ガスが加わることで急速に変化する。このセンサ値が閾値４．２に達する前に、
（Δｓ／Δｔ）＞ｙ
が評価コンピュータ２．３により求められる。これにより別のスイッチング条件が満たされ、スイッチングパルスがトリガされる。
第３図の説明から明らかなように、閉鎖命令の解除つまり命令”空気供給許可”はたしかに既述の方式で機能するが、生理学的ならびに実用的には多くの状況において満足できるものではない。
第５図には有利な解決手段が示されている。この場合、５．１は目下のセンサ信号の経過特性であり、５．２は値ｘを差し引いたセンサ信号の積分値である。時点５．３において空気供給が中断される。時点５．４において、センサ値が正の勾配で向上していることがわかる。目下のセンサ値が時点５．４におけるセンサ値から出発して値ｙだけ高い値５．５に達したときに、空気供給部開放の判定基準が満たされる。有利なことに本発明によるこの構成によって、スイッチング動作に関して積分時間がもはやただ１つの形成量ではなくなる。有利なことに本発明は、人間の嗅覚器は”汚れた空気”に順応することができ、基本的には空気組成ないし空気の汚れ具合の変化に対してのみ反応する、という考察を利用している。
本発明による装置が空気の客観的な品質とは無関係にいわば”新鮮な空気のインパルス”に対して反応すると、このことは人間の鼻によって妥当なものとして感じとられる。
この妥当性をさらに改善する目的で、第６図に示されている本発明による基本原理が提案されている。空気が汚れていない場合、センサは値６．１をとる。目標ガスと接触すると、値６．３に達する。初期値（新鮮空気レベル）は６．２として破線で示されている。この場合、別の有害物質インパルスがセンサに与えられ、反応６．５が引き起こされる。最初の人目では見分けられない反応は、実際には６．３のように有害物質インパルスの結果を表している。しかしこのパルス６．５は脱着相６．６にあるセンサにあたっている。出発点が新鮮空気レベル６．２であるならば、第４図で示したスイッチング判定基準であれば満たされるであろう大きな勾配を有する６．４のように、信号が記録されるはずである。
したがって本発明によれば、コンピュータ２．３はいつでも値および個々の傾斜の方向を求めるように構成されている。脱着相６．６において、Ｄ１である正の変化値が検出される。ガスインパルスの時点で方向転換し、次に６．５においてＤ２である負の変化値が生じる。この場合、コンピュータプログラムによって、両方の変化値の絶対値が加算される。
abs（D1）＋abs（D2）＝D3
Ｄ３は評価すべき変化値である。その際、プログラムによって、変化値がｙよりも大きいか否かについて検査される（ｙよりも大きければ即座に空気供給が中断されることになる）。使用されるセンサ素子ならびにたとえば脱着相６．６におけるその不活性に応じて、脱着しないセンサの場合に変化値６．４に相応する値がＤ３により得られるように、変化値Ｄ１を所定の係数で乗算することが提案される。
既述の方式によればたいていの場合、申し分のないスイッチング動作が達成される。その際にたとえば、目標ガスのインパルスが短く続いてセンサに与えれる場合には、満足がいき妥当なスイッチング動作は得られなくなる。その理由で、第７図に示されているように以下のことが提案される：
７．１はセンサ初期値であり、この値はガスの流入で減少し、積分により形成された値７．２を時点７．３で下回り、このことでスイッチング判定基準が満たされる。目標ガスがなければセンサは再び正常な状態に回復して正の勾配を表すようになり、これは時点７．７で値ｙに達し、そのことでスイッチングパルス（空気供給部開放）がトリガされる。時点７．４で傾斜の逆転が検出され、このことにより目標ガスの新たな発生に応動して閉鎖が行われることになる。
この時点で、７．２の比較値が値７．６にセットされる。この値は、時点７．４における目下のセンサ値を第３図から既知の値ｘだけ低減したものである。時点７．８において目下のセンサ値は特性曲線７．６を通り過ぎ、これによりスイッチング信号”空気供給中断”が新たにトリガされる。
本発明による技術思想の別の変形実施例によれば、第８図に示されているように、目下のセンサ値８．１および８．５のとる値と勾配方向とに依存して、比較値８．２と８．４の形成が行われる。その理由は、多くのセンサ形式では吸着相よりも著しく長い脱着相を有する、という考察による。
脱着相において、積分は多くはいわばセンサ自体において行われるので、別の積分によって比較値の追従が過度に緩慢になってしまう。したがって本発明によれば、８．３における勾配の方向転換後に比較値８．４をそのまま目下のセンサ値から値ｘだけ低減して形成するかまたは、積分時間を短くした積分によって形成することが提案される。勾配の値が任意に定められた値よりも小さければ、再びセンサ値の積分がいっそう長い期間で行われる。
本発明による技術思想は、有利には第２図による変形実施例で適用される。この場合の実施形態は、純粋な演算部としてプログラム制御されるマイクロプロセッサのためのものである。
もちろん当業者であれば若干のコストをかけることにより、既述の評価方法を純粋にアナログ技術で通常の電子構成素子を用いて実現することもできる。この理由から請求の範囲では、実施に用いられる技術とは無関係に、それぞれ回路条件と論理的な結合について記載している。なお、提案した技術は、用いられるセンサ素子の個数または用いられるセンサ技術の形式に依存するものではない。
【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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