(57)【要約】【課題】  ガス検出装置が短時間の停止や瞬断後に再起動された場合にも、早期にガス検知を再開できるガス検出装置などを提供する。【解決手段】  ガス検出装置１０は、検出回路１１を用いてセンサ出力値S(n)を取得し、これを用いて還元性ガスの濃度昇降を検知する。検出回路１１では、センサ出力値S(n)が、ガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Rsに応じて変化すると共に、入力するパルス信号Scのデューティ比DTを変更しても変化する。ガス検出装置１０では、起動後、ガスセンサ素子１７の活性化を２回判断し、活性化したと判断するとガス濃度の昇降検知を開始する。２回目の判断は、センサ出力値S(n)が所定の値となるようにパルス信号Scのデューティ比DTを変更させた後に行う。【選択図】  図１
2006145216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境気体中の特定ガスの濃度に応じてセンサ抵抗値が変化するガスセンサ素子を用いるガス検出装置であって、
上記ガスセンサ素子を含む検出回路を用いてセンサ出力値を取得する取得手段であって、
上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値に応じて、上記検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更可能な取得手段と、
上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させて、上記センサ出力値を変化させる変更指示手段と、
上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の昇降を検知するガス濃度昇降検知手段と、
このガス検出装置の起動後において、上記ガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断する１のまたは互いに時間を空けて判断する複数の活性化判断手段であって、
上記ガスセンサ素子が活性化していると判断した場合、その後に、上記ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降検知を開始させる活性化判断手段と、を備え、
上記１または複数の活性化判断手段のうち少なくともいずれかは、上記変更指示手段により、上記センサ出力値が所定条件を満たすように、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させた後に、上記ガスセンサ素子の活性化の判断を行う
ガス検知装置。
【請求項２】
環境気体中の特定ガスの濃度に応じてセンサ抵抗値が変化するガスセンサ素子を用いるガス検出装置であって、
上記ガスセンサ素子を含む検出回路であって、
第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号が入力されるパルス入力点、
コンデンサ、
上記パルス入力点に上記第１の電位状態の信号が入力されている期間に、充電用抵抗器を介して上記コンデンサに充電させる充電回路、及び、
上記パルス入力点に上記第２の電位状態の信号が入力されている期間に、放電用抵抗器を介して上記コンデンサを放電させる放電回路、を含み、
上記充電回路の充電用抵抗器及び放電回路の放電用抵抗器の少なくともいずれかは、上記センサ抵抗値を有するガスセンサ素子を含み、
上記充電回路の充電電流及び上記放電回路の放電電流の少なくともいずれかは、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値の変化に応じて変化し、
上記パルス信号のデューティ比を変更可能な検出回路と、
上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値の変化により、電位が変化する動作点の電位に応じたセンサ出力値を取得する取得手段と、
上記検出回路の上記パルス入力点に印加する上記パルス信号のデューティ比を変更させて、上記センサ出力値を変化させる変更指示手段と、
上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の昇降を検知するガス濃度昇降検知手段と、
このガス検出装置の起動後において、上記ガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断する１のまたは互いに時間を空けて判断する複数の活性化判断手段であって、
上記ガスセンサ素子が活性化していると判断した場合、その後に、上記ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降検知を開始させる活性化判断手段と、を備え、
上記１または複数の活性化判断手段のうち少なくともいずれかは、上記変更指示手段により、上記センサ出力値が所定条件を満たすように、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させた後に、上記ガスセンサ素子の活性化の判断を行う
ガス検知装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガス検出装置であって、
前記パルス信号のデューティ比の変化方向のうち、上記デューティ比を変化させると、前記センサ出力値が低下する方向を出力値低下方向とし、この逆に、前記センサ出力値が上昇する方向を出力値上昇方向としたとき、
前記変更指示手段により、前記センサ出力値が満たす前記所定条件は、
起動後、第１時間経過後から第２時間経過までの第１所定期間内において、
前記パルス信号のデューティ比を出力値低下方向に変化させて、上記センサ出力値を一旦目標値以下とした後、または、目標値以下のセンサ出力値を、
前記パルス信号のデューティ比を出力値上昇方向に変化させて、上記センサ出力値を目標値以上にできたか否かであり、
前記活性化判断手段は、
前記パルス信号のデューティ比を、上記センサ出力値が上記所定条件を満たした時点のデューティ比に固定し、上記第２時間よりも後の第３時間経過時において、上記センサ出力値が上記目標値を含む所定変動許容範囲内の値であるときに、前記ガスセンサ素子が活性化していると判断する
ガス検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガス検出装置を含む
車両用オートベンチレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境雰囲気中の特定ガスの濃度変化を検知するガス検出装置および車両用オートベンチレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鉛−フタロシアニンを用いたり、ＷＯ３やＳｎＯ２などの金属酸化物半導体を用いたガスセンサ素子であって、環境中のＮＯｘなどの酸化性ガスやＣＯ、ＨＣ（ハイドロカーボン）などの還元性ガスといった、特定のガスの濃度変化によってそのセンサ抵抗値が変化するガスセンサ素子が知られている。また、このようなガスセンサ素子を用い、そのセンサ抵抗値の変化により特定ガスの濃度変化を検出可能なガス検出装置も知られている。さらには、このガス検出装置を用いた各種の制御システム、例えば、車室外空気の汚染状況に応じて、車室内への外気・内気導入を切り替えるためのフラップ開閉制御を行う車両用オートベンチレーションシステムや、喫煙などによる室内空気の汚染を検知し、空気清浄機の制御を行うシステムなどが知られている。
【０００３】
このようなガスセンサ素子を特定ガスに適切に反応させるためには、ガスセンサ素子を例えば２００〜３００℃程度に加熱して活性化させる必要がある。このため、従来より、ガスセンサ素子の近傍にヒータを配置し、このヒータに通電してガスセンサ素子を加熱して、これを活性化している。
ところで、ガスセンサ素子は、温度に応じて半導体としての性質を示すため、センサ抵抗値がその温度と共に変化する。さらに、ガスセンサ素子が非加熱状態（例えば室温の状態など）で大気中に放置されると、その表面に水蒸気やガス成分が吸着された状態となる。このため、ガスセンサ素子を活性化させるべくガスセンサ素子を加熱すると、ガスセンサ素子が徐々に暖まるため、センサ抵抗値がその温度と共に変化する。その上、その表面に吸着していた水蒸気やガス成分等が脱離するまで、これらの成分の吸着によりセンサ抵抗値が安定しない。
【０００４】
つまり、ヒータに通電を開始しても、ガスセンサ素子が活性化し使用可能となるまで、具体的には、ガスセンサ素子が十分暖まり半導体としての性質を示し、ガス濃度によってセンサ抵抗値が変化するようになると共に、センサ抵抗値が安定して、ガス検知に用いうるようになるまでには、時間が掛かっていた。逆に、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が安定する前に、ガス検知をおこなうと、センサ抵抗値の変化が、特定ガス濃度の変化によって生じたものか、起動当初のセンサ抵抗値が安定な値に至るまでの変化であるのかの区別を付けにくく、特定ガスの濃度変化について誤検知を生じやすい。
そこで、例えば特許文献１に示すガス検知装置では、起動後に、ガスセンサ素子が活性化し、センサ抵抗値が安定になるのに必要な所定時間の経過を待ってから、ガス検知を開始するように制御を行って、誤検知を防止している。
【０００５】
また、活性化した状態であっても、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値は、外気温や湿度あるいは特定ガスの濃度により大きく変化し、センサ抵抗値が数桁程度変化する場合がある。
ところで、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値を検出するために、所定の抵抗値を有する固定抵抗（検出抵抗）とガスセンサ素子とを直列に接続し、これらで所定の直流電圧を分圧する回路を用いる場合が多い。この回路における分圧電位が、センサ抵抗値に比例した値となるからである。
しかしながら、この回路では、上述のようにセンサ抵抗値が極端に大きくあるいは小さくなると、分圧電圧が、所定の直流電圧あるいは接地電位に近接した偏った値となり、その状態でのセンサ抵抗値の変動を検知するのが困難となる。
【０００６】
そこで、特許文献２に示す制御システムでは、第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号を用いるシステムを提案している。このシステムは、パルス信号が第１の電位状態となっている期間に充電用抵抗器を介してコンデンサに充電する充電回路と、パルス信号が第２の電位状態となっている期間に放電用抵抗器を介してこのコンデンサを放電させる放電回路を含む。そして、充電用抵抗器及び放電用抵抗器の少なくともいずれかにはガスセンサ素子を用いて、充電回路の充電電流及び放電回路の放電電流の少なくともいずれかをセンサ抵抗値の変化に応じて変化させることで、コンデンサの一端の電位（動作点の電位）をセンサ抵抗値の変化に応じて変化させる。そして、この動作点の電位を用いて制御を行うのである。
この制御システムによれば、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が大きく変動しても、パルス信号のデューティ比を適切な値に変化させることで、動作点の電位を適切な値とすることができ、ガス濃度変化による動作点の電位変化を確実に捉えることができる。
【０００７】
そのほか、特許文献３には、複数の固定抵抗とガスセンサ素子とを直列に接続し、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値の変化に応じて、複数の固定抵抗間の接続点のうち所定の直流電圧に接続する点を選択することで、ガスセンサ素子の一端の動作点の電位を適切な範囲の値とする制御システムが記載されている。
また、特許文献４には、固定抵抗からなる検出抵抗に代えてＦＥＴを用い、このＦＥＴとガスセンサ素子で分圧回路を構成し、分圧点（動作点）の電位を用いる制御システムが記載されている。このものでは、ＦＥＴのゲート電圧を変更することにより、ソース−ドレイン間の抵抗の抵抗値を適切な値に変更し、動作点の電位を適切な範囲の値とする。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１５６３５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２１１３号公報
【特許文献３】特開２００１−１８３３２５号公報
【特許文献４】特開２００１−２２８１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ガス検出装置の実際の使用状況においては、ガス検出装置の作動を一旦停止した後、短時間で再起動する場合がある。あるいは、振動やノイズ等の影響で電源が瞬断し、ガス検出装置の作動がリセットされる場合がある。このような場合に、ガス検出装置が再起動されて、ヒータに再通電されると、短時間でガスセンサ素子が活性化し、センサ抵抗値も安定な値をとるようになる。
【００１０】
しかしながら、このような場合でも、特許文献１に記載のガス検出装置では、起動（再起動）のたびに、所定時間の経過を待つため、ガスセンサ素子が既に活性化され、センサ抵抗値も十分安定であるにも拘わらず、この所定時間が経過するまでガス検出を行うことができない不具合があった。
【００１１】
さらに、前述した特許文献２に記載の制御システムでは、動作点の電位を適当な値の範囲内とするため、パルス信号のデューティ比を変更すると、コンデンサと充電用抵抗器や放電用抵抗器とで決まる時定数に従って動作点の電位が徐々に変化するため、動作点の電位を所望の値とするまでには、ある程度の時間を要する。
従って、ガスセンサ素子の活性化完了を確認し、その後、さらに動作点の電位を所望の値としてからガス検出を開始するのでは、さらにガス検出の再開が遅れることとなる。これは、特許文献３，４に記載の技術を用いる場合でも起こりうることである。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガス検出装置が短時間の停止や瞬断後に再起動された場合にも、早期にガス検知を再開できるガス検出装置、及びこれを用いた車両用オートベンチレーションシステム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】
【００１３】
その解決手段は、環境気体中の特定ガスの濃度に応じてセンサ抵抗値が変化するガスセンサ素子を用いるガス検出装置であって、上記ガスセンサ素子を含む検出回路を用いてセンサ出力値を取得する取得手段であって、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値に応じて、上記検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更可能な取得手段と、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させて、上記センサ出力値を変化させる変更指示手段と、上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の昇降を検知するガス濃度昇降検知手段と、このガス検出装置の起動後において、上記ガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断する１のまたは互いに時間を空けて判断する複数の活性化判断手段であって、上記ガスセンサ素子が活性化していると判断した場合、その後に、上記ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降検知を開始させる活性化判断手段と、を備え、上記１または複数の活性化判断手段のうち少なくともいずれかは、上記変更指示手段により、上記センサ出力値が所定条件を満たすように、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させた後に、上記ガスセンサ素子の活性化の判断を行うガス検知装置である。
【００１４】
本発明のガス検出装置では、ガス検出装置の起動後、１回または、互いに時間を空けて複数回、ガスセンサ素子が活性化しているか否かの活性化判断を行う。その１回、あるいは複数のうちのいずれかの回については、センサ出力値が所定条件を満たすように、活性化判断の前に変更指示手段により、検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更し、その後にガスセンサ素子の活性化の判断を行う。
このように、予め検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更して、センサ出力値が所定条件を満たすようにしておき、その上でガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断すると、活性化していると判断された場合には、直ちに、ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降の検知を開始させることができる。かくして、検出回路として、回路条件や駆動条件を適宜変更する必要がある検出回路を用いている場合であっても、ガス検出素子の活性化完了後、速やかにガス検出を再開することができる。
【００１５】
なお、検出回路としては、ガスセンサ素子を含み、取得手段でセンサ出力値を取得できるように構成された回路であり、この検出回路の回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更することで、センサ出力値を変化させてこれを適切な値、あるいは適切な範囲の値にすることができる回路であればよい。具体的には、前述した特許文献２，３，４に記載され、また、例示された構成を有する検出回路を用いることができる。
また、この検出回路の回路条件の変更の手法としては、検出回路の構成に応じて適宜の手法を採用すればよいが、例えば、回路に含まれる部品（例えば抵抗）の回路定数を変更したり、回路構成（各部品に接続関係など）を変更する場合が挙げられる。さらに具体的には、例えば、前述の特許文献３に示された回路などにおいて、直列に接続された複数の固定抵抗のうち分圧に使用する抵抗を選択したり、抵抗群について互いの接続（直列、並列など）を変更して、抵抗群で実現する合成抵抗の値を変化させるもの、特許文献４に示すように、ＦＥＴのゲート電圧を変更することにより、ソース−ドレイン間の抵抗の抵抗値を変化させるものなどが挙げられる。
また、検出回路の駆動条件の変更の手法としては、検出回路の構成に応じて適宜の手法を採用すればよいが、例えば、検出回路への印加電圧や印加する信号の周波数を変更する場合が挙げられる。また、前述の特許文献２に記載の回路において、検出回路に印加するパルス信号のデューティ比を変更する（ＰＷＭを行う）場合も挙げられる。
【００１６】
また、ガス濃度昇降検知手段としては、取得手段で取得したセンサ出力値を用いて、特定ガスのガス濃度の上昇や低下を検知することができる手法であれば、いずれのものでも採用することができる。公知の検知手法、例えば、センサ出力値の微分値や積分値、移動平均値を用いる方法が挙げられる。また、取得したセンサ出力値をS(n)としたとき、基準値B(n)として、B(n)＝S(n)＋k1（S(n)−B(n-1))、あるいは、B(n)＝S(n)＋k1（S(n)−B(n-1))−k2（S(n)−S(n-m))の式で求めた基準値B(n)を算出し、さらに、センサ出力値との差D(n)＝S(n)−B(n)が所定値より大きくなったか否かでガス濃度の上昇あるいは下降を検知する手法も挙げられる。なお、ｎは時系列の順序を表す整数、ｍは２以上の整数であり、０＜ｋ１＜１，０＜ｋ２＜ｋ１＜１である。
【００１７】
また、活性化判断手段における判断手法としては、ガスセンサ素子の性質や検出回路の構成などに応じて適宜選択すればよい。例えば、一般に、ＷＯ3，ＳｎＯ2などの酸化物半導体を用いたガスセンサ素子などにおいては、ガス検出装置を起動し、ヒータによる加熱を開始した直後に、センサ抵抗値が一旦急上昇した後、急下降する。その後、徐々にセンサ抵抗値が上昇して安定した値に近づくという変化をすることが多い。なお、再起動までの時間が短いほど、センサ抵抗値が安定化するまでに生じる変化が少なくなる。従って、このようなガスセンサ素子については、センサ抵抗値（従ってセンサ出力値）の大きな変動がある程度収まった状態となったときに活性化したと判断される。そこで、ガス検出装置の起動後、ある時間間隔を置いて、センサ出力値を計測した場合に、両者の値に変化がなければ、あるいは十分小さければ、ガスセンサ素子が活性化したと判断することができる。
また、変更指示手段において、センサ出力値が所定条件を満たすとは、検出回路の構成などによって異なるが、例えば、センサ出力値が所定範囲内の値となった場合が挙げられる。また、センサ出力値が所定の目標値を下回った状態から、センサ出力値が大きくなる方向に検出回路の回路条件や駆動条件を順に変化させた場合に、この目標値を上回った場合などが挙げられる。
【００１８】
他の解決手段は、環境気体中の特定ガスの濃度に応じてセンサ抵抗値が変化するガスセンサ素子を用いるガス検出装置であって、上記ガスセンサ素子を含む検出回路であって、第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号が入力されるパルス入力点、コンデンサ、上記パルス入力点に上記第１の電位状態の信号が入力されている期間に、充電用抵抗器を介して上記コンデンサに充電させる充電回路、及び、上記パルス入力点に上記第２の電位状態の信号が入力されている期間に、放電用抵抗器を介して上記コンデンサを放電させる放電回路、を含み、上記充電回路の充電用抵抗器及び放電回路の放電用抵抗器の少なくともいずれかは、上記センサ抵抗値を有するガスセンサ素子を含み、上記充電回路の充電電流及び上記放電回路の放電電流の少なくともいずれかは、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値の変化に応じて変化し、上記パルス信号のデューティ比を変更可能な検出回路と、上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値の変化により、電位が変化する動作点の電位に応じたセンサ出力値を取得する取得手段と、上記検出回路の上記パルス入力点に印加する上記パルス信号のデューティ比を変更させて、上記センサ出力値を変化させる変更指示手段と、上記センサ出力値を用いて上記特定ガスの濃度の昇降を検知するガス濃度昇降検知手段と、このガス検出装置の起動後において、上記ガスセンサ素子が活性化しているか否かを判断する１のまたは互いに時間を空けて判断する複数の活性化判断手段であって、上記ガスセンサ素子が活性化していると判断した場合、その後に、上記ガス濃度昇降検知手段による特定ガスの濃度の昇降検知を開始させる活性化判断手段と、を備え、上記１または複数の活性化判断手段のうち少なくともいずれかは、上記変更指示手段により、上記センサ出力値が所定条件を満たすように、上記検出回路の上記回路条件及び駆動条件の少なくともいずれかを変更させた後に、上記ガスセンサ素子の活性化の判断を行うガス検知装置である。
【００１９】
本発明のガス検出装置は、上述のように、コンデンサ、充電回路、放電回路を含む検出回路を有する。この検出回路では、パルス信号のデューティ比を変更すると、検出回路内の充電回路及び放電回路の持つ時定数によりセンサ出力値が徐々に変化する。
このため、もし、このような検出回路を持ちつつ、活性化の判断を先に行うようにすると、ガスセンサ素子が活性化していると判断されても、その後にパルス信号のデューティ比を適宜の値に変化させ必要が生じる。すると、パルス信号のデューティ比の変化に伴っうセンサ出力値の変化が収まってからでないと、ガス濃度昇降検知手段におけるガス濃度の昇降検知を行わせることができない。従って、昇降検知を行わせるまでに時間が掛かることとなる。
これに対し、本発明のガス検出装置では、変更指示手段により、センサ出力値が所定条件を満たすように、予めパルス信号のデューティ比を変更している。そして、その後にガスセンサ素子の活性化の判断を行う。このため、ガスセンサ素子が活性化していると判断されると、その後直ちに、ガス濃度昇降検知手段でガス濃度の昇降検知を行わせることができる。かくして、パルス信号のデューティ比を適宜変更する必要がある検出回路を用いたガス検出装置であっても、ガス検出素子の活性化完了後、速やかにガス検出を再開することができる。
【００２０】
なお、パルス信号としては、第１の電位状態と第２の電位状態を有した繰り返し波形を有するものであれば良く、第１の電位及び第２の電位の関係は、例えば、一方を＋５Ｖ、他方を０Ｖ（接地）とするような片電圧の電位関係とするほか、一方を＋５Ｖ、他方を−５Ｖとするような両電源の電位関係とすることもできる。さらに、動作点の電位を変化させるため、パルス信号のデューティ比を変更するＰＷＭ（パルス幅変調）や振幅変調をおこなうとよい。
【００２１】
また、充電回路はパルス入力点に入力された第１の電位状態の信号に応じて、コンデンサに充電させうる回路であればいずれでも良く、また、放電回路はパルス入力点に入力された第２の電位状態の信号に応じて、コンデンサを放電させうる回路であればいずれでも良い。
但し、充電回路の充電電流及び放電回路の放電電流のすくなくともいずれかが、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値によって変化する回路構成である。例えば、抵抗値Ｒｃの充電用抵抗器と静電容量Ｃのコンデンサとを直列に接続して第１の時定数τ１＝ＣＲｃのＣＲ直列回路とした充電回路や、抵抗値Ｒｄの放電用抵抗器と静電容量Ｃのコンデンサとを直列に接続して第２の時定数τ２＝ＣＲｄのＣＲ直列回路とした放電回路が挙げられる。また、トランジスタ，ＦＥＴ、オペアンプ等の能動素子を利用して、コンデンサにガスセンサ素子のセンサ抵抗値や抵抗器の抵抗値に応じた電流を流して、コンデンサを充電し、あるいはコンデンサを放電させることもできる。
【００２２】
さらに、充電回路において、コンデンサへの充電電流は、パルス入力点からコンデンサへ流入するように構成しても良いが、入力したパルス信号によって、スイッチング素子を駆動し、このスイッチング素子を介して別途の電源からコンデンサに充電させることもできる。
また、放電回路において、コンデンサからの放電電流は、コンデンサからパルス入力点に向かって流出させるようにしても良いが、入力したパルス信号によって、スイッチング素子を駆動し、スイッチング素子を介してコンデンサを放電させることもできる。
【００２３】
なお、パルス信号の繰り返し周期Ｔｐを十分小さくする、つまり周波数ｆｐを高くすることで、動作点の電位のリップルが小さくなり、コンデンサの一端（動作点）の電位はほぼ一定値となる。このため、動作点の電位を取得手段において直接Ａ／Ｄ変換してセンサ出力値を取得しても、Ａ／Ｄ変換値が充放電による変動に影響されなくなり好ましい。
【００２４】
また、充電用抵抗器及び放電用抵抗器としては、一定の抵抗値を有する固定抵抗器を用いることができる。また、可変抵抗器を用いることもできる。可変抵抗器を用いると、抵抗値を適宜変化させることによって、センサ抵抗値Ｒｓが数桁分など広い範囲にわたって変化した場合にも対応することができるようになる。あるいは、各ガスセンサ素子の特定のバラツキを可変抵抗器の抵抗値の調整で吸収することもできる。さらには、上記特定ガスとは異なる別のガスに反応して抵抗値が変化するなど、別の特性を有するガスセンサ素子を抵抗器として用いることもできる。
【００２５】
さらに、上記ガス検出装置であって、前記パルス信号のデューティ比の変化方向のうち、上記デューティ比を変化させると、前記センサ出力値が低下する方向を出力値低下方向とし、この逆に、前記センサ出力値が上昇する方向を出力値上昇方向としたとき、前記変更指示手段により、前記センサ出力値が満たす前記所定条件は、起動後、第１時間経過後から第２時間経過までの第１所定期間内において、前記パルス信号のデューティ比を出力値低下方向に変化させて、上記センサ出力値を一旦目標値以下とした後、または、目標値以下のセンサ出力値を、前記パルス信号のデューティ比を出力値上昇方向に変化させて、上記センサ出力値を目標値以上にできたか否かであり、前記活性化判断手段は、前記パルス信号のデューティ比を、上記センサ出力値が上記所定条件を満たした時点のデューティ比に固定し、上記第２時間よりも後の第３時間経過時において、上記センサ出力値が上記目標値を含む所定変動許容範囲内の値であるときに、前記ガスセンサ素子が活性化していると判断するガス検出装置とすると良い。
【００２６】
本発明のガス検出装置では、変更指示手段によりセンサ出力値が満たす所定条件は、第１所定期間内においてパルス信号のデューティ比を出力値低下方向に変化させて、一旦、センサ出力値を目標値以下とした後、あるいは元々目標値以下であったセンサ出力値を、デューティ比を出力値上昇方向に変化させて、センサ出力値を目標値以上にできたか否かとしている。このような条件を満足すれば、その時点では、センサ出力値は、ほぼ目標値近傍の値となっていることになる。
そこで、活性化判断手段では、パルス信号をその時点のデューティ比に固定したまま、その推移を観察する。ここで、もしガスセンサ素子が活性化されていて、センサ抵抗値が安定していれば、センサ出力値も余り変化しない。一方、活性化が完了していない場合には、センサ抵抗値がさらに変動するため、センサ出力値も変動する。従って、第３時間経過時でのセンサ出力値が所定変動許容範囲内の値であれば、ガスセンサ素子が活性化したと判断できることとなる。
しかも、この場合には、既にパルス信号のデューティ比は所定条件を満たす値、あるいはそれに近い値、つまりセンサ出力値が目標値に近い値となっているので、活性化判断手段でガスセンサ素子が活性化していると判断されれば、その後直ちに、ガス濃度昇降検知手段で、センサ出力値を用いて特定ガスの濃度の昇降を検知することができる。
【００２７】
なお、パルス信号のデューティ比の変化範囲には限界（理論的に０％を越え１００％未満、実際には例えば１〜９９％）がある。従って、デューティ比をその上限値または下限値としても、センサ出力値を目標値近傍の値にできない場合には、活性化判断手段による判断は行わないようにするのが好ましい。このような場合には、ガスセンサ素子が活性化しているとは考えられないからである。
【００２８】
さらに、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガス検出装置を含む車両用オートベンチレーションシステムとすると良い。
【００２９】
これらの車両用オートベンチレーションシステムでは、ガス検出装置を用いることで、短時間、あるいは瞬断の後の再起動においても、早い段階でガス検知を行うことができるから、再起動から早い段階でフラップの開閉を適切に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施の形態について、図１〜図１１を参照して説明する。
【実施例】
【００３１】
図１に、本実施例のガス検出装置１０とこれを含む車両用オートベンチレーションシステム（以下、単にシステムともいう）１００の概略構成を示す。このシステム１００は、被測定ガス中の特定ガスの濃度変化に応じて濃度信号ＬＶを出力するガス検出装置１０と、自動車の車室内の空気を、外気取り入れ及び内気循環のいずれかに切り替え制御するベンチレーション機構３０と、このベンチレーション機構３０のフラップ３４を濃度信号ＬＶに従って制御するフラップ制御機構４０とを備える。
【００３２】
まずガス検出装置１０について説明する。このガス検出装置１０は、環境気体（本実施例では大気）中にＣＯ，ＨＣなど還元性ガス成分がある場合に、これに反応し、還元性ガス成分の濃度上昇と共にセンサ抵抗値Ｒｓが低下するタイプの酸化物半導体のガスセンサ素子１７を用いるものである。このガスセンサ素子１７は、図示しないヒータに近接した位置に配置されており、このヒータに通電することによって加熱されることで、還元性ガスの検出能力を発揮する。ガスセンサ素子１７とヒータとは、外気が流入可能としつつ１つの容器内に配置されてガスセンサを成し、自動車の車室外に配置されている。このガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Ｒｓは、還元性ガスの濃度や温度・湿度などの環境変化によって、通常５ｋΩ〜１ＭΩの範囲で変化する。
【００３３】
本実施例では、このガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Ｒｓの変化を、検出回路１１を用いて、出力電圧Voutに変換し、さらに、Ａ／Ｄ変換してセンサ出力値Ｓ（ｎ）とする。このセンサ出力値Ｓ（ｎ）をマイクロコンピュータ２０に取り込んで、その変化の様子から、還元性ガスの濃度上昇及び濃度低下を検知し、フラップ３４の開閉を行う。
【００３４】
図１に示す検出回路１１は、ガスセンサ素子１７を駆動して、このガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Ｒｓの変化に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを得るための回路であり、後述するように、パルス信号Ｓｃを入力するパルス入力端子（パルス入力点）１８と、出力端子（動作点）１９とを有する。検出回路１１には、静電容量Ｃ（本実施例では３．３μＦ）のコンデンサ１２と、このコンデンサ１２を充電する充電回路１３と、コンデンサ１２を放電する放電回路１６とが含まれる。
このうち充電回路１３は、抵抗値Ｒｃ（本実施例では７．５ｋΩ）の充電用抵抗器１４、及びダイオード１５を含む。この充電回路１３において、充電用抵抗器１４とダイオード１５は直列に接続され、その一端がパルス入力端子１８に接続される一方、他端がコンデンサ１２の一端１２Ａと接続している。なお、コンデンサ１２の他端１２Ｂは接地されている。
一方、放電回路１６には、上記したガスセンサ素子１７を含む。この放電回路１６において、ガスセンサ素子１７はコンデンサ１２と並列に配置されており、ガスセンサ素子１７の一端１７Ａがコンデンサ１２の一端１２Ａと接続し、他端１７Ｂが接地されている。
なお、ガスセンサ素子１７の一端１７Ａ（コンデンサ１２の一端１２Ａ）は、センサ抵抗値Ｒｓの変化によってその電位が変化する動作点である。出力端子１９にはこの動作点（ガスセンサ素子１７の一端１７Ａ）の電位が導かれている。また、ダイオード１５は、コンデンサ１２側をカソードとした向きで接続されている。
【００３５】
検出回路１１は、内部にＡ／Ｄ変換回路２１及びマイクロコンピュータ２０を含んでいる。マイクロコンピュータ２０は、公知の構成である演算を行うマイクロプロセッサ、プログラムやデータを一時記憶しておくＲＡＭ、プログラムやデータを保持するＲＯＭなどを含み、図１に破線で示すようにＡ／Ｄ変換回路２１をも含むことがある。
Ａ／Ｄ変換回路２１に入力された検出回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔは、所定間隔毎（本実施例では０．１ｓｅｃ毎）にＡ／Ｄ変換されて、デジタルのＡ／Ｄ変換値であるセンサ出力値Ｓ（ｎ）となる。ｎは順序を表す一連の整数である。
センサ入力端子２０Ａを通じて入力されたセンサ出力値Ｓ（ｎ）を、マイクロコンピュータ２０で処理することにより、ガスセンサ素子１１のセンサ抵抗値Ｒｓやその変化などから還元性ガスの濃度変化を検知する。このＡ／Ｄ変換回路２１は、０〜５Ｖを８ビットのデジタル値に変換するものであり、分解能は約２０ｍＶ（≒５Ｖ／２8＝１９．５ｍＶ）である。
【００３６】
このマイクロコンピュータ２０は、センサ出力値Ｓ（ｎ）に応じて、そのパルス出力端子２０Ｂからパルス信号Ｓｃを出力する。このパルス信号Ｓｃによって検出回路１１が駆動される。このパルス信号Ｓｃは、図１下方の円内に示すように、０Ｖ（接地電位）と＋５Ｖとの２つの電位が交互に現れるパルス信号であり、繰り返し周波数ｆｐ（本実施例ではｆｐ＝２ｋＨｚ）であり、＋５Ｖ電位（第１の電位）を時間ｔ１継続し、０Ｖ（第２の電位）を時間ｔ２継続する。従って、このパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴ（％）は、ＤＴ＝１００ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）で与えられる。ｔ１とｔ２の和が繰り返し周期Ｔｐ（＝ｔ１＋ｔ２）である。本実施例では、パルス出力端子２０Ｂとしてマイクロコンピュータ２０のオープンドレイン端子を用い、パルス信号Ｓｃの繰り返し周波数ｆｐを一定（ｆｐ＝２ｋＨｚ）としつつ、そのデューティ比ＤＴを適宜変更する。なお、本実施例のガス検出装置１０は、＋５Ｖの片電源で駆動されるシステムである。
【００３７】
ついで、検出回路１１の動作について説明する。まず、パルス信号Ｓｃのうち第１の電位（ハイレベル）である＋５Ｖがパルス入力端子１８に印加されると、ダイオード１５がＯＮして、充電用抵抗器１４及びダイオード１５を通じてコンデンサ１２が充電される。つまり、充電用抵抗器１４とダイオード１５（充電回路１３）は、パルス入力端子１８が第１の電位状態にあるときに、コンデンサ１２を充電する。従って、この期間ｔ１にはコンデンサ１２の両端間の電圧（出力電圧Vout）が上昇する。なお、この充電の時定数（第１の時定数）τ１は、τ１＝Ｃ・Ｒｃ・Ｒｓ／（Ｒｃ＋Ｒｓ）である。
一方、パルス信号Ｓｃのうち第２の電位（ローレベル）である０Ｖがパルス入力端子１８に印加されると、ダイオード１５がＯＦＦするので、コンデンサ１２に充電された電荷は、ガスセンサ素子１７を通じて放電される。つまり、コンデンサ１２と並列に接続されたガスセンサ素子１７は、パルス入力端子１８が第２の電位状態にあるときに、コンデンサ１２を放電させる放電回路１６を構成している。したがって、この期間ｔ２には、コンデンサ１２の両端間の電圧（出力電圧Vout）が下降する。なお、この放電の時定数（第２の時定数）τ２は、τ２＝ＣＲｓである。
【００３８】
この検出回路１１は以上のように動作するので、パルス信号Ｓｃを繰り返し入力することで、時間ｔ１の間に充電される電荷と時間ｔ２の間に放電される電荷とが均衡した定常状態となり、図１上方の円内に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔは、リップル電圧Ｖｒの若干のリップルを有するものの、ほぼ一定値となる。ここで、パルス信号Ｓｃの周波数ｆｐは、Ａ／Ｄ変換回路２１の分解能約２０ｍＶを下回るような十分高い周波数に設定するのが好ましく、本実施例では、上記したようにｆｐ＝２ｋＨｚとしている。このため、検出回路１１とＡ／Ｄ変換回路２１とを、即ち、出力端子１９をＡ／Ｄ変換回路２１に直接接続してもリップルに起因してＡ／Ｄ変換値（センサ出力値Ｓ（ｎ））に変動が生じることはない。
【００３９】
次いで、この検出回路１１を含むガス検出装置１０において、ガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Ｒｓを変化させた場合の出力電圧Ｖｏｕｔ（センサ出力値Ｓ（ｎ））の変化を図２に示す。このグラフでは、パラメータとしてパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴ（％）を用いている。なお、実際には、ガスセンサ素子１７に代えて、可変抵抗器を図１に示す回路に取り付けて、出力電圧Ｖｏｕｔを測定した。
容易に理解できるように、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが一定でも、センサ抵抗値Ｒｓが変化すると、出力電圧Ｖｏｕｔが変化する。センサ抵抗値Ｒｓが大きくなると放電の時定数τ２が大きくなって放電されにくくなり、充電される電荷と放電される電荷とが均衡するまで、コンデンサ１２の端子間の電圧（出力電圧Vout)が高くなるからである。
【００４０】
なお、上記したように、パルス信号の周波数ｆｐ＝２ｋＨｚ、充電用抵抗器１４の抵抗値Ｒｃ＝７．５ｋΩ、コンデンサ１２の静電容量Ｃ＝３．３μＦである。図２に示すこのグラフから判るように、デューティ比ＤＴを一定とした場合、センサ抵抗値Ｒｓの増加に応じて出力電圧Ｖｏｕｔが単調かつ緩やかに増加している。このため出力電圧Ｖｏｕｔ、従ってこれをＡ／Ｄ変換したセンサ出力値Ｓ（ｎ）と、印加しているパルス信号のデューティ比ＤＴから、センサ抵抗値Ｒｓを求めることができる。また、デューティ比ＤＴを一定とした場合、センサ抵抗値Ｒｓが低下（還元性ガスの濃度上昇に相当）するとセンサ出力値Ｓ（ｎ）も低下し、センサ抵抗値Ｒｓが上昇（還元性ガスの濃度低下に相当）するとセンサ出力値Ｓ（ｎ）も上昇する。このことから、センサ出力値Ｓ（ｎ）の変化から、センサ抵抗値Ｒｓの変化、さらには還元性ガスの濃度変化を検知可能であることが判る。
【００４１】
さらに、グラフから容易に理解できるように、この検出回路１１では、センサ抵抗値Ｒｓが数桁（例えば１ｋΩ〜１ＭΩまで３桁）分変化しても、測定可能であることを示している。
その上、この検出回路１１の特性のグラフは、ガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Ｒｓが、還元性ガスの濃度のみならず、温度や湿度などの環境によって大きく変化した場合にも、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変化させることで、出力電圧Voutを適当な値の範囲に変化させて、精度良く特定ガスの濃度変化を検出できることを示している。
例えば、デューティ比ＤＴ＝９０％のパルス信号Ｓｃを検出回路１１に入力していたときに、センサ抵抗値Ｒｓが環境の変化で１００ｋΩ以上の値に変化した場合を想定する。この場合には、出力電圧Ｖｏｕｔが４．２Ｖ程度の高い値に偏る。この状態で還元性ガスの濃度が増えたためにセンサ抵抗値Ｒｓが若干低下したとしても、グラフの傾きが小さいので出力電圧Ｖｏｕｔの変化が小さく、正確に還元性ガスの濃度変化を検知することは難しい。
【００４２】
これに対し、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴをＤＴ＝１０％に変更すると、出力電圧Ｖｏｕｔは２．５Ｖ程度になり、グラフの傾きも大きくなる。このため、この状態でさらに還元性ガスの濃度が増えてセンサ抵抗値Ｒｓが若干低下すると、出力電圧Ｖｏｕｔが大きく変化する。従って、正確に還元性ガスの濃度変化を検知することができる。つまり、このようにしてデューティ比ＤＴを変化させることで、出力電圧Ｖｏｕｔを所定範囲内にしておくことができ、還元性ガス（特定ガス）の濃度変化を精度良く検知することができる。本実施例においては、このように検出回路１１の出力電圧Vout及びセンサ出力値Ｓ（ｎ）が適切な所定範囲となるように、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを適切な値に変更する動作を、「合わせ込み」と言うことがある。
またさらに、ガスセンサ素子１７の特性にバラツキがある場合にも、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変化させることで、バラツキを吸収して測定可能である。
【００４３】
一方、マイクロコンピュータ２０の出力端子２０Ｃからは、フラップ駆動機構４０を制御するための濃度高信号（ＬＶ＝１）と濃度低信号（ＬＶ＝０）のいずれかの濃度信号ＬＶが出力される。このフラップ制御機構４０は、自動車の内気循環及び外気取り入れを制御するベンチレーション機構３０のフラップ３４を制御するものである。
このベンチレーション機構３０は、本実施例では具体的には、自動車室内につながるダクト３１に、二股状に接続された、内気を取り入れ循環させる内気取り入れ用ダクト３２と外気を取り入れる外気取り入れ用ダクト３３とを切り替えるフラップ３４を制御するものである。
フラップ制御機構４０のうち、フラップ駆動回路４１は、マイクロコンピュータ２０からの濃度信号ＬＶ、本実施例に即して言えば、ＣＯなどの還元性ガス成分の濃度が上昇したか下降したかを示す濃度信号ＬＶに従って、モータなどのアクチュエータ４２を動作させる。これにより、アクチュエータ２２がフラップ３４を回動させて、内気取り入れ用ダクト３２及び外気取り入れ用ダクト３３のいずれかを、ダクト３１に接続させる。
【００４４】
具体的には、図３のフローチャートに示すように、ステップＳ１で初期設定を行った後、ステップＳ２で濃度レベル信号ＬＶを取得し、ステップＳ３で濃度信号ＬＶがハイレベル（ＬＶ＝１）であるか否か、つまり濃度高信号発生中であるか否かを判断する。ここで、Ｎｏつまり濃度低信号発生中（ＬＶ＝０）の場合には、特定ガス（本実施例では還元性ガス）の濃度が低いのであるから、ステップＳ４において、フラップ３４の全開を指示する。これにより、フラップ３４が回動して、外気取り入れ用ダクト３３がダクト３１に接続され、外気が車室内に取り入れられる。一方、ステップＳ３においてＹｅｓつまり濃度高信号発生中（ＬＶ＝１）の場合には、車室外の還元性ガスの濃度が高いのであるから、ステップＳ５において、フラップ３４の全閉を指示する。これにより、フラップ３４が回動して、内気取り入れ用ダクト３２がダクト３１に接続され、外気導入が遮断されると共に、内気循環となる。
【００４５】
ダクト３１内には、空気を圧送するファン３５が設置されている。なお、フラップ駆動回路２１は、濃度信号ＬＶだけに応じてフラップ３４を開閉するようにしても良いが、例えば、マイクロコンピュータなどを用い、ガス検出装置１０による濃度信号ＬＶの他、図中破線で示すように、例えば室温センサや湿度センサ、外気温センサなどからの情報をも加味して、フラップ３４を開閉するようにしても良い。
【００４６】
ところで、本実施例において用いるガスセンサ素子１７は、前述したように、例えば２００〜３００℃程度に加熱して活性化させる必要がある。このため、ガスセンサ素子１７の近傍に図示しないヒータを配置し、これに通電してガスセンサ素子１７を加熱することで、ガスセンサ素子１７を活性化させている。しかるに、ヒータに通電を開始しても、ガスセンサ素子１７が活性化し、還元性ガスの濃度変化によってセンサ抵抗値Ｒｓが変化するようになると共に、センサ抵抗値Ｒｓが安定して、ガス検知に用いうるようになるまでには、時間が掛かる。そこで、本実施例のガス検出装置１０でも、ガス検出装置１０の起動後、ガスセンサ素子１７が活性化し、そのセンサ抵抗値Ｒｓが安定になるのに必要な所定時間（具体的には３０秒）の経過を待ってから、ガス検知を開始するように制御を行って、誤検知を防止している。
【００４７】
しかしながら、ガス検出装置１０（車両用オートベンチレーションシステム１００）は、その性質上、使用終了後、ごく短時間で再起動され、再び使用される場合がある。例えば、自動車を長時間運転した後（つまりガスセンサ素子が活性化し、センサ抵抗値Ｒｓが安定した後）、停車させエンジンを停止させる。そしてその後、例えば数秒以内に再度エンジンを掛け、走行を再開する場合がある。また、走行中の振動やノイズなどにより、ガス検出装置１０の電源電圧が一瞬の間だけ低下（瞬断）し、マイクロコンピュータ２０がリセットされて、ガス検出装置１０が再起動される場合がある。
【００４８】
このような場合には、ガスセンサ素子１７が、再起動の当初から既に活性化していたり、短時間で活性化させることができる。つまり、短時間で、ガス検知を再開して、システム１００を作動させることができるはずである。そこで、本実施例では、以下のようにして、ガスセンサ素子１７の活性化の判断を行い、再起動から短期間でガス検知の再開を図る。
なお、上述の構成を有するガス検出装置１０（車両用オートベンチレーションシステム１００）では、前述したように、ガスセンサ素子１７の変動するセンサ抵抗値Ｒｓに応じて、適切な範囲の出力電圧Vout（センサ出力値S(n)）で還元性ガスの濃度変化が検知ができるように、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変化させて、適切なデューティ比ＤＴとする「合わせ込み」を行う必要がある。そこで、活性化の判断と合わせ込みの両者を以下のようにして行う。
【００４９】
また、図２のグラフから判るように、センサ抵抗値Ｒｓと出力電圧Voutとは、センサ抵抗値Ｒｓが増加すると出力電圧Voutも増加する関係になっている。従って、同様に、センサ抵抗値Ｒｓが増加するとセンサ出力値S(n)も同様に増加する関係となっている。  また、前提として、本実施例に用いるガスセンサ素子１７は、十分に冷えた状態からその温度をヒータを用いて上昇させると、通常、センサ抵抗値Ｒｓは（従って、出力電圧Vout及びセンサ出力値S(n)も）加熱開始直後に、急上昇した後、緩やかに減少し、再び緩やかに上昇して安定した値となることが判っている。
一方、ガスセンサ素子１７が冷えていない状態（前回の作動から時間が経っておらず、短時間で再起動した状態）では、加熱開始直後のセンサ抵抗値Ｒｓの急上昇の大きさが小さくなり、緩やかに減少して安定な値となる場合が多い。
さらに、ガスセンサ素子が既に活性化している場合において、通電の瞬断など、ヒータへの通電がごく短時間だけ停止した場合には、ガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Ｒｓは、ほとんど変化しない。但し、マイクロコンピュータ２０がリセットされることにより、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが初期値に変更されるため、出力電圧Vout及びセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、瞬断前の値と大きく食い違う値となる場合は有りうる。
【００５０】
本実施例のガス検出装置１０では、マイクロコンピュータ２０における制御を、図４〜図８に示すフローチャートに従って行う。
まず、自動車のキースイッチがＯＮ、あるいは、ノイズ等によりマイクロコンピュータ２０がリセットされると、図４に示す本制御システムが立ち上がる。まずステップＳ１１において、各種の初期設定を行う。例えば、濃度信号ＬＶとして濃度低信号を発生させておく、具体的には濃度信号ＬＶをローレベル（ＬＶ＝０）としておく。これにより、起動当初は、フラップ３４が内気循環側に回動された状態となる。また、時間カウンタを起動し、起動（再起動）からの時間経過を計測する。さらに、合わせ込み継続フラグをセットしておく。
【００５１】
ついで、ステップＳ１２に進み、起動（再起動）から１秒経過したか否かを判断する。起動からの経過時間が１秒未満の場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１３に進み、検出回路１１、Ａ／Ｄ変換回路２１を通じて、センサ出力値Ｓ（ｎ）を取得する。その後、ステップＳ１４に進み、サンプリング時間（本実施例では、０．１秒）の経過を待って、ステップＳ１２に戻る。従って、起動直後からサンプリング時間毎（０．１秒毎）にセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得し、起動から１秒経過した後に、ステップＳ１５の「第１回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンに進む。
【００５２】
このステップＳ１５の「第１回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンでは、図５に示すフローにより処理を行う。まずステップＳ５１で、目標値ＳＭとして第１目標値ＳＭ１を代入する。本実施例では、具体的には、出力電圧Vout＝１Vに相当するセンサ出力値Ｓ（ｎ）の数値を第１目標値ＳＭ１としている。
ついで、ステップＳ５２で、現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）、つまり起動から１秒経過した時点でのセンサ出力値Ｓ（ｎ）を、センサ１秒値Ｓ１に代入する。
【００５３】
その後、ステップＳ５３，Ｓ５４，Ｓ５５において、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４と同様にして、起動から２．５秒経過するまで、サンプリング時間毎（０．１秒毎）にセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得し続ける。そして、起動から２．５秒経過したら（ステップＳ５３でＹｅｓ）、ステップＳ５６に進む。
【００５４】
ステップＳ５６では、現在（起動から２．５秒経過時）のセンサ出力値Ｓ（ｎ）と、前述のセンサ１秒値Ｓ１を用い、｜Ｓ（ｎ）−Ｓ１｜＜４００であるか否かを判断する。つまり、起動から１秒経過時点と、２．５秒経過時点でのセンサ出力値Ｓ（ｎ）を比較し、その差（その傾き）が所定値（本実施例では４００）よりも小さいか否かを判断する。なお、センサ出力値Ｓ（ｎ）の値で４００というのは、出力電圧Voutに換算して、約３２ｍVに相当する値である。
【００５５】
このステップＳ５６でＮｏ、即ち、センサ１秒値Ｓ１に比して、起動後２．５秒経過時のセンサ出力値Ｓ（ｎ）が大きく変化している場合には、まだセンサ出力値Ｓ（ｎ）が大きく変化しており安定していないと考えられるので、メインルーチンに戻る。
【００５６】
一方、このステップＳ５６でＹｅｓ、即ち、センサ１秒値Ｓ１と、起動後２．５秒経過時のセンサ出力値Ｓ（ｎ）の差が小さい場合には、センサ出力値Ｓ（ｎ）が安定してガスセンサ素子１７が活性化していると考えられる。そこで、ステップＳ５７以下の処理を行う。
まず、ステップＳ５７では、起動（再起動）から５秒経過したか否かを判断する。起動からの経過時間が５秒未満の場合（Ｎｏ）には、ステップＳ５８に進みセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得する。その後、ステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」に進む。
このステップＴ１の終了後、ステップＳ５９に進み、サンプリング時間（０．１秒）の経過を待って、ステップＳ５７に戻る。従って、起動から２．５秒〜５秒の期間、ステップＳ５８でセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得とステップＴ１のサブルーチンの処理を繰り返す。
そして、起動から５秒経過した後に、ステップＳ５Ａに進む。
【００５７】
ここで、ステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」では、図８に示すフローにより処理を行う。まずステップＴ１１で、目標値以下認識フラグがセットされているか否かを判断する。この目標値以下認識フラグは、次述する処理により、センサ出力値Ｓ（ｎ）が、目標値ＳＭを下回った値となった場合にセットされるフラグである。
このフラグがクリアされている場合（Ｎｏ）には、ステップＴ１２に進む。ステップＴ１２では、現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、目標値ＳＭ（現時点では第１目標値ＳＭ１が代入されている）より大きいか否かを判断する。
【００５８】
ここでＹｅｓ、即ち、現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、目標値ＳＭより大きい場合には、ステップＴ１３に進む。ステップＴ１３では、検出回路１１に入力するパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが、下限値であるか否かを判断する。なお、本実施例のマイクロコンピュータ２０では、パルス信号Ｓｃが取りうるデューティ比ＤＴの範囲は０．４〜９９．６％であるため、ステップＴ１３における下限値は０．４％である。
デューティ比ＤＴが下限値（０．４％）となっていない場合（Ｎｏ）には、ステップＴ１４に進み、現在のデューティ比ＤＴをＤＴ＝ＤＴ−△ＤＴ１の式に従って引き下げ、ステップＴ２１に進む。この式のうち、△ＤＴ１は、デューティ比ＤＴの減分（△ＤＴ１＞０）である。
【００５９】
図２に示すグラフから容易に理解できるように、検出回路１１におけるガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Ｒｓが同じ値であっても、このようにしてパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを引き下げると、出力電圧Voutが低い値となること、従って、センサ出力値Ｓ（ｎ）も小さな値となることが判る。従って、本実施例では、デューティ比ＤＴを引き下げる方向が、センサ出力値を低下させる出力値低下方向であり、この逆に、デューティ比ＤＴを引き上げる方向が、センサ出力値を上昇させる出力値上昇方向である。
このことから、このステップＴ１４を繰り返し実行すれば、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが徐々に引き下げられる。即ち、デューティ比ＤＴを出力値低下方向に変化させる。これにより、同じセンサ抵抗値Ｒｓであればセンサ出力値Ｓ（ｎ）が徐々に小さくされる。従って、センサ出力値Ｓ（ｎ）が目標値ＳＭを下回る（ステップＴ１２でＮｏとなる）ようにすることができる。但し、デューティ比ＤＴが、その可変範囲（０．４〜９９．６％）内に収まることが条件である。
【００６０】
一方、ステップＴ１３において、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが下限値（０．４％）となっている場合（Ｙｅｓ）には、これ以上ステップＴ１４に従ってデューティ比ＤＴを引き下げることはできないため、デューティ比ＤＴを変化させて適切な値とする「合わせ込み」は断念せざるを得ない。そこで、ステップＴ１９に進み、合わせ込み終了認識フラグをセットすると共に、限界認識フラグもセットした上で、ステップＴ２１に進む。ここで、合わせ込み終了認識フラグは、デューティ比ＤＴを変化させて適切な値とする合わせ込みが終了した（打ち切った）ことを示すフラグである。また、限界認識フラグは、デューティ比ＤＴが上限値（９９．６％）あるいは下限値（０．４％）となっていることを示すフラグである。
【００６１】
また、ステップＴ１２において、Ｎｏ、即ち、現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、目標値ＳＭ以下である場合には、ステップＴ１６に進む。このステップＴ１６では、目標値以下認識フラグをセットする。
ついで、ステップＴ１７に進み、検出回路１１に入力するパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが、上限値であるか否かを判断する。なお、本実施例では、ステップＴ１７における上限値は９９．６％である。
デューティ比ＤＴが上限値（９９．６％）となっていない場合（Ｎｏ）には、ステップＴ１８に進み、現在のデューティ比ＤＴをＤＴ＝ＤＴ＋△ＤＴ２の式に従って引き上げ、ステップＴ２１に進む。この式のうち、△ＤＴ２は、デューティ比ＤＴの増分（△ＤＴ２＞０）である。なお、増分△ＤＴ２と前述した減分△ＤＴ１とは、異なっていても良いし、等しくされていても良い。本実施例では、△ＤＴ１＝△ＤＴ２とされている。
【００６２】
前述したステップＴ１４の場合とは逆に、ガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Ｒｓが同じ値であっても、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを引き上げると、出力電圧Voutが高い値となる（図２参照）、従って、センサ出力値Ｓ（ｎ）も大きな値となる。
このことから、このステップＴ１８を繰り返し実行すれば、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが徐々に引き上げられる。即ち、デューティ比ＤＴを出力値上昇方向に変化させる。これにより、同じセンサ抵抗値Ｒｓであればセンサ出力値Ｓ（ｎ）が徐々に大きくされる。従って、目標値ＳＭを下回っていた（Ｔ１２でＮｏ）センサ出力値Ｓ（ｎ）を大きくして、目標値ＳＭを上回るようにすることができる。但し、デューティ比ＤＴが、その可変範囲（０．４〜９９．６％）内に収まることが条件である。
【００６３】
一方、ステップＴ１８において、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが上限値（９９．６％）となっている場合（Ｙｅｓ）には、これ以上ステップＴ１８に従ってデューティ比ＤＴを引き上げることはできないため、デューティ比ＤＴを変化させて適切な値とする「合わせ込み」は断念せざるを得ない。そこで、前述したステップＴ１９に進み、合わせ込み終了認識フラグをセットすると共に、限界認識フラグもセットした上で、ステップＴ２１に進む。
【００６４】
このように、目標値以下認識フラグがセットされた状態（ステップＴ１６）において、ステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」が行われると、ステップＴ１１でＹｅｓと判断され、ステップＴ１５に進むこととなる。ステップＴ１５では、ステップＴ１２と同じく、現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、目標値ＳＭより大きいか否かを判断する。
ここで、Ｎｏ、即ち、現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、目標値ＳＭ以下である場合には、ステップＴ１６に進む。そして、ステップＴ１６で、目標値以下認識フラグをセットする。さらに続いて、前述のステップＴ１７，Ｔ１８，Ｔ１９を行う。
一方、ステップＴ１５でＹｅｓ，即ち現在のセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、目標値ＳＭより大きい場合には、ステップＴ２０に進む。ステップＴ１５においてＹｅｓとなるためには、それ以前に、ステップＴ１１において目標値以下認識フラグがセットされていること、つまり、センサ出力値Ｓ（ｎ）が目標値ＳＭ以下となって、ステップＴ１２またはＴ１５においてＮｏと判断され、ステップＴ１６を経由する必要がある。このように、センサ出力値Ｓ（ｎ）が、一旦、目標値ＳＭ以下となり、その後に目標値ＳＭよりも大きくなったということは、現在発生させているパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴで、センサ出力値Ｓ（ｎ）の値を、ほぼ目標値ＳＭに近い値にすることができていると言うことである。そこで、ステップＴ２０では、合わせ込み終了認識フラグをセットし、ステップＴ２１に進む。
【００６５】
ステップＴ２１では、合わせ込み継続フラグがセットされているか否かを判断する。この合わせ込み継続フラグは、ステップＳ１１においてセットされていたものである。従って、ステップＳ１５の「第１回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンにおける、ステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」のサブルーチンにおいては、このステップＳＴ２１は、必ずＹｅｓと判断され、ステップＴ２２に進む。
なお、合わせ込み継続フラグがクリアされている場合には、元のサブルーチンに戻る。
【００６６】
ステップＴ２２では、合わせ込み終了認識フラグがセットされているか否かが判断され、このフラグがクリアされている場合（Ｎｏ）には、元のサブルーチン（ここでは、ステップＳ１５の「第１回活性判断＆合わせ込み」サブルーチン（図５））に戻る。この場合には、起動後２．５〜５秒の期間に繰り返し処理がされるステップＳ１５の「第１回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンにおいて、ステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」のサブルーチンが繰り返し処理されるたびに、ステップＴ１４，Ｔ１８によるパルス信号の合わせ込みが行われることとなる。
一方、合わせ込み終了認識フラグがセットされている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＴ２３に進み、合わせ込み終了認識フラグをクリアすると共に、目標値以下認識フラグをクリアした上で、元のサブルーチンに戻る。つまり、ステップＴ１６でセットされた目標値以下認識フラグと、ステップＴ１９またはＴ２０においてセットされた合わせ込み終了認識フラグが、このステップＴ２３でクリアされる。
【００６７】
すると、ステップＳ１５の「第１回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンにおいて、ステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」のサブルーチンが繰り返し処理される場合には、ステップＴ１が実行されるたびに、ステップＴ１１で、目標値以下認識フラグがクリアされている（Ｎｏ）と判断される。このため、再び、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴをステップＴ１４及びＴ１８で変更する「合わせ込み処理」が行われる。つまり、合わせ込み継続フラグがセットされていると、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを上げ下げする合わせ込み処理が繰り返し行われることとなる。
一方、合わせ込み継続フラグがクリアされている場合には、一旦セットされた目標値以下認識フラグと合わせ込み終了認識フラグとがクリアされることがないので、ステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」のサブルーチンが繰り返し行われても、ステップＴ１１，Ｔ１５，Ｔ２０，Ｔ２１の経路をたどって、元のサブルーチンに戻るので、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが変更されることがない。
【００６８】
かくして、「第１回活性判断＆合わせ込み」のサブルーチンＳ１５においては、起動後１〜２．５秒の期間に、センサ出力値Ｓ（ｎ）の変化が小さければ（｜Ｓ１−Ｓ（ｎ）｜＜４００を満足すれば）、起動後５秒経過するまで、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変更して「合わせ込み」を繰り返し行う。その後、ステップＳ５Ａで、合わせ込み継続フラグをクリアすると共に、合わせ込み終了認識フラグをセットし、メインルーチン（図４参照）のステップＳ１６〜Ｓ２０をスキップして、Ａ点に戻る。センサ出力値Ｓ（ｎ）の値が安定していること、つまり、ガスセンサ素子１７のセンサ抵抗値Ｒｓが適切な値で安定していることから、ガスセンサ素子１７の活性化が完了しており、ガス検出が可能であると考えられるからである。そこで、起動より５秒経過以降、ステップＳ２１以降の処理を開始する。
【００６９】
このステップＳ２１では、センサ出力値Ｓ（ｎ）を取得し、続いて、ステップＳ２２として示すガス濃度昇降検知処理のサブルーチンを行う。続いて、ステップＳ２３でサンプリング時間（本例では０．１秒）の経過を持って、ステップＳ２１に戻る。以降、ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理を繰り返し、ステップＳ２１で取得したセンサ出力値Ｓ（ｎ）を用いて、ガス濃度昇降検知処理のサブルーチン（ステップＳ２２）において、還元性ガスの濃度の上昇や下降を検知する処理を行う。
これにより、還元性ガスの濃度が高いと判断された場合には、マイクロコンピュータ２０の濃度信号出力端子２０Ｃから、濃度信号ＬＶとして、ＬＶ＝１（ハイレベル）を出力することで、フラップ制御機構４０を用いて、フラップ３４を回動させ、内気循環とする。一方、還元性ガスの濃度が低いと判断された場合には、濃度信号ＬＶをＬＶ＝０（ローレベル）として、フラップ３４を回動させ外気導入とする。
【００７０】
なお、このステップＳ２２で示すガス濃度昇降検知処理のサブルーチンについては、公知の処理を用いれば良いので、内容を詳述しない。例えば、センサ出力値の微分値や積分値、移動平均値を用いて、ガス濃度の変化を検知する方法が挙げられる。また、取得したセンサ出力値S(n)を用い、基準値B(n)として、B(n)＝S(n)＋k1（S(n)−B(n-1))、あるいは、B(n)＝S(n)＋k1（S(n)−B(n-1))−k2（S(n)−S(n-m))の式で求めた基準値B(n)を算出する（nは時系列の順序を示す整数，mは２以上の整数，0＜k1＜1，0＜k2＜k1＜1）。そしてさらに、センサ出力値との差D(n)＝S(n)−B(n)が所定値より大きくなったか否かでガス濃度の上昇あるいは下降を検知する手法も挙げられる。
【００７１】
一方、「第１回活性判断＆合わせ込み」のサブルーチンＳ１５において、起動後１〜２．５秒の期間のセンサ出力値Ｓ（ｎ）の変化が大きい（｜Ｓ１−Ｓ（ｎ）｜＜４００を満足できない）場合には、ステップＳ５６でＮｏと判断され、パルス信号Ｓｃの合わせ込み処理を行うことなくメインルーチンに戻り、ステップＳ１６に進む。センサ出力値Ｓ（ｎ）の変化が大きいことから、ガスセンサ素子１７の活性化が十分でなく、センサ抵抗値Ｒｓの値が安定していないと考えられるからである。
【００７２】
ステップＳ１６，Ｓ１７，Ｓ１８では、前述したステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４と同様にして、起動から８秒経過するまで、サンプリング時間毎（０．１秒毎）にセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得し続ける。そして、起動から８秒経過したら（ステップＳ１６でＹｅｓ）、ステップＳ１９に進む。
起動直後（起動から１〜２，５秒）の期間において、ガスセンサ素子１７の活性化が十分でなかったことから、期間を空けて活性化を待つためである。
【００７３】
このステップＳ１９の「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンでは、図６に示すフローにより処理を行う。まずステップＳ９１で、合わせ込み継続フラグをクリアする。上述の「第１回活性判断＆合わせ込み」サブルーチン（ステップＳ１５）の場合と異なり、後述するように、この「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンでは、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを一旦適切な値に合わせ込めたら、そのデューティ比ＤＴを維持する。そしてしかる後に、センサ出力値Ｓ（ｎ）が安定しているか否かを判定する処理を行うからである。
【００７４】
ついで、ステップＳ９２において、目標値ＳＭとして第２目標値ＳＭ２を代入する。本実施例では、具体的には、第１目標値ＳＭ１と同じく、Vout＝１Vに相当するセンサ出力値Ｓ（ｎ）の数値を第２目標値ＳＭ２としている。
【００７５】
ついで、ステップＳ９３〜Ｓ９７及びＴ１において、起動から１２秒経過するまで、サンプリング時間毎（０．１秒毎）にセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得（ステップＳ９４）し続けるとともに、ステップＴ１において、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴの合わせ込み処理等を行う。そして、起動から１２秒経過したら（ステップＳ９３でＹｅｓ）、ステップＳ９８に進む。
【００７６】
具体的には、ステップＳ９３において、起動から１２秒が経過したか否かを判断し、経過前（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ９４でセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得する。ついで、ステップＳ９５で、合わせ込み終了認識フラグがセットされているか否かを判定する。合わせ込みが終了していない場合（Ｎｏ）には、前述したステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」に進む（図８参照）。一方、合わせ込み終了認識フラグがセットされている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ９６に進み、第２回合わせ込み終了フラグをセットする。ステップＴ１あるいはステップＳ９６の後は、ステップＳ９７でサンプリング時間の経過を待って、ステップＳ９３に戻る。
このように、ステップＳ１９の「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンでは、ステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」において、一旦合わせ込み終了認識フラグがセットされると、次のサンプリング周期からは、ステップＳ９５で、ステップＴ１ではなくステップＳ９６が選択されるようになるので、一旦パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが適切な値に「合わせ込み」されると、それ以降、デューティ比ＤＴは変更されないようになっている。
【００７７】
ステップＳ１９の「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチン（図６参照）では、前述したように、ステップＳ９１で合わせ込み継続フラグをクリアしている。このため、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを、ステップＴ１１〜Ｔ２０の処理によって、合わせ込み処理を行った場合に、ステップＴ２１でＮｏと判断されて、ステップＳ１９の「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンに戻るようにされている。従って、合わせ込み終了フラグがセットされた場合（ステップＴ１９，Ｔ２０）にも、ステップＴ２３を経て、一旦セットされた合わせ込み認識フラグをクリアすることが生じ得ないからである。
なお、起動後８〜１２秒の４秒間は、センサ抵抗値Ｒｓが安定していれば、通常パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴの「合わせ込み」を行いうる期間（第２回合わせ込み終了フラグがセットされる期間）として設定してある。
【００７８】
さらに、起動から１２秒経過したら（ステップＳ９３でＹｅｓ）、ステップＳ９８に進み、限界認識フラグがクリアされており、かつ第２回合わせ込み終了フラグがセットされているか否かを判定する。ここで、Ｎｏ、即ち、限界認識フラグがセットされているか、第２回合わせ込み終了フラグがクリアされているかいずれかの場合には、ステップＳ９９で合わせ込み継続フラグをセットし直した上で、ステップＳ１９の「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンに戻る。
というのも、限界認識フラグがセットされているということは、デューティ比ＤＴを上限値あるいは下限値としても、センサ出力値Ｓ（ｎ）と目標値ＳＭにほぼ等しい値にすることができなかったと言うことである。つまり、センサ抵抗値Ｒｓが、高すぎるあるいは低すぎる状態となっているのであり、ガスセンサ素子１７が活性化した状態とは言えないからである。
また、第２回合わせ込み終了フラグがクリアされているということは、起動後８〜１２秒の間では、ステップＴ１において、デューティ比ＤＴの「合わせ込み」ができなかったと言うことである。この場合にも、センサ抵抗値Ｒｓが安定し、ガスセンサ素子１７が活性化した状態とは言えないからである。
【００７９】
一方、ステップＳ９８でＹｅｓとなった場合には、ステップＳ９Ａ，Ｓ９Ｂ，Ｓ９Ｃにおいて、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４と同様にして、起動から１５秒経過するまで、サンプリング時間毎（０．１秒毎）にセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得し続ける。そして、起動から１５秒経過したら（ステップＳ９ＡでＹｅｓ）、ステップＳ９Ｄに進む。
次述するようにして、起動後８〜１２秒の期間中に行った、「合わせ込み」により設定されたパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを維持したまま、起動後１５秒までの変化を見るためである。
【００８０】
ステップＳ９Ｄでは、現在の（即ち、起動から１５秒経過した時点での）センサ出力値Ｓ（ｎ）が、目標値ＳＭを内部に含む所定の範囲内の値（具体的には出力電圧Vout換算で0.8〜1.2Vの範囲内）であるか否かを判断する。前述したように、このステップＳ１９の「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチン（図６参照）では、起動後８〜１２秒の期間中に、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴの合わせ込みを行っている。従って、例えば、起動後１０秒の時点で、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴの変更（Ｔ１４，Ｔ１８）により、センサ出力値Ｓ（ｎ）が目標値ＳＭに近い値となる。そして、その後はこの時点のデューティ比ＤＴを維持しているので、その後のセンサ出力値Ｓ（ｎ）の変化は、センサ抵抗値Ｒｓの変化に対応したものとなる。
【００８１】
従って、起動後１５秒におけるセンサ出力値Ｓ（ｎ）を見れば、例えば起動後１０〜１５秒の期間のセンサ出力値の変動を評価することができる。そこで、ステップＳ９Ｂで最後に取得した起動後１５秒におけるセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、目標値ＳＭを含む所定範囲内（本例では、出力電圧Voutの値に換算して0.8〜1.2Vの範囲内）に収まっているのであれば、センサ出力値Ｓ（ｎ）の変動は十分小さくなったと判断することができる。即ち、センサ抵抗値Ｒｓの変動は十分小さくなっており、ガスセンサ素子１７は活性化していると判断することができる。
【００８２】
そこで、ステップＳ９Ｄにおいて、センサ出力値Ｓ（ｎ）が所定の範囲内の値であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ９Ｅに進み、合わせ込み継続フラグをクリアした上で、メインルーチン（図４参照）のステップＳ２０をスキップして、Ａ点に戻り、起動より１５秒経過以降、ステップＳ２１以降の処理を開始する。ガスセンサ素子１７の活性化が完了しており、ガス検出が可能であると考えられるからである。
このように本実施例では、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴの合わせ込みを起動後８〜１２秒の期間中に行い、その後、起動後１５秒の時点でガスセンサ素子１７の活性化が完了したか否かを判断している。このため、この時点で活性化していると判断されると、直ちにステップＳ２１以降においてガス濃度昇降検出が可能となっている。
【００８３】
一方、ステップＳ９Ｄにおいて、センサ出力値Ｓ（ｎ）が所定範囲（0.8〜1.2V相当の値の範囲）外の値であれば（Ｎｏ）、ステップＳ９Ｆに進んで第２回合わせ込み終了フラグをクリアすると共に、合わせ込み終了認識フラグもクリアする。センサ出力値Ｓ（ｎ）が、従って、センサ抵抗値Ｒｓが安定していないことから、第２回の合わせ込みは、完了といえないからである。そこで、さらにステップＳ９Ｇで、合わせ込み継続フラグをセットした上で、メインルーチンに戻る。
【００８４】
このステップＳ１９の「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンに続いて、ステップＳ２０の「第３回合わせ込み」サブルーチンを行う。このステップＳ２０の「第３回合わせ込み」サブルーチンでは、図７に示すフローにより処理を行う。
まず、ステップＳ１０１で、目標値ＳＭとして第３目標値ＳＭ３を代入する。本実施例では、具体的には、第１目標値ＳＭ１と同じく、Vout＝１Vに相当するセンサ出力値Ｓ（ｎ）の数値を第３目標値ＳＭ３としている。従って、ＳＭ１＝ＳＭ２＝ＳＭ３である。
【００８５】
ついで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４及びＴ１において、起動から３０秒経過するまで、サンプリング時間毎（０．１秒毎）にセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得（ステップＳ１０３）し続けるとともに、ステップＴ１において、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴの合わせ込み処理等を行う。
【００８６】
具体的には、ステップＳ１０２において、起動から３０秒が経過したか否かを判断し、経過前（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ１０３でセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得する。ついで、前述したステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」に進む（図８参照）。ステップＴ１の処理後は、ステップＳ１０４でサンプリング時間の経過を待って、ステップＳ１０２に戻る。
ステップＳ１９の「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンでは、ステップＳ９１で、合わせ込み継続フラグをクリアしていた。これに対し、ステップＳ２０の「第３回合わせ込み」サブルーチンでは、ステップＳ９Ｇにおいて、合わせ込み継続フラグをセットした状態を維持する。このため、起動後３０秒経過するまで（ステップＳ１０２でＹｅｓとなるまで）、ステップＴ１の「合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理」において、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴの「合わせ込み」を繰り返し行うようになっている。
【００８７】
そして、起動から３０秒経過したら（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、ステップＳ１０５に進み、合わせ込み継続フラグをクリアすると共に、合わせ込み終了認識フラグをセットして、メインルーチンに戻る。
【００８８】
メインルーチン（図４参照）に戻った以降は、前述したように、ステップＳ２１〜Ｓ２３を繰り返して、還元性ガスの濃度昇降検知を行う。かくして、このステップＳ２０の「第３回合わせ込み」サブルーチンにより、起動後３０秒経過後以降、パルス信号Ｓｃｎｏデューティ比ＤＴを適切な値に合わせ込みした状態で、ガス検知を開始することができる。
【００８９】
以上の説明から理解できるように、本実施例においては、検出回路１１、Ａ／Ｄ変換回路２１、及びステップＳ１３，Ｓ１７，Ｓ２１，Ｓ５４，Ｓ５８，Ｓ９４，Ｓ９Ｂ，Ｓ１０３の処理においてセンサ出力値Ｓ（ｎ）を取得するマイクロコンピュータ２０が、本発明における取得手段に相当している。
また、ステップＴ１４，Ｔ１８に処理において、検出回路１１のパルス入力端子１８に入力するパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変更するマイクロコンピュータ２０が、本発明における変更指示手段に相当している。
さらに、ステップＳ２２の処理において、センサ出力値を用いて還元性ガスの濃度の昇降を検知するマイクロコンピュータ２０が、本発明におけるガス濃度昇降検知手段に相当している。
さらに、ステップＳ５６の処理において、｜Ｓ（ｎ）−Ｓ１｜＜４００を満足するか否かを判断するマイクロコンピュータ２０、及びステップＳ９Ｄの処理において、センサ出力値Ｓ（ｎ）が所定範囲内の値であるか否かを判断するマイクロコンピュータ２０が、それぞれ本発明における活性化判断手段に相当する。
【００９０】
ついで、具体例について説明する。図９に示すグラフは、ガス検出装置１０の再起動後に、ステップＳ１５の「第１回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンにおいて、ガスセンサ素子１７が活性化したと判断され、デューティ比ＤＴの合わせ込みが行われた場合の、センサ出力値S(n)（出力電圧Vout）の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。なお、このグラフにおいては、センサ出力値Ｓ（ｎ）の値として、検出回路１１の出力電圧Voutの電圧値に換算した値で示してある。
【００９１】
この例においては、経過時間０秒以前のセンサ出力値の変化を見ると容易に理解できるように、再起動よりも０．５秒程度のごく短い時間前に、電源が切られた場合を示しており、ノイズや振動などにより、ガス検出装置１０の電源電位がごく短時間だけ低下した、いわゆる瞬断の場合の例である。
【００９２】
この場合には、再起動（経過時間０秒）から、１秒経過時点（ステップＳ１２，Ｓ１３）及び２．５秒経過時点（ステップＳ５３，Ｓ５４）でのセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、ほぼ同じ値となっている。これは、ヒータ（図示しない）による加熱もごく短時間だけ中断したに過ぎないので、ガスセンサ素子１７の温度がほとんど変化しなかったため、再起動によってリセットされたデューティ比ＤＴで決まるセンサ出力値において、安定した値を保っているためであると考えられる。従って、ステップＳ５６においてＹｅｓと判断され、それ以降、５秒経過までの間に、デューティ比ＤＴの合わせ込みが行われる（ステップＴ１）。本例では、デューティ比ＤＴが引き下げられて、センサ出力値Ｓ（ｎ）も徐々に小さな値とされ、起動後３．８秒程度の時点で、センサ出力値Ｓ（ｎ）が目標値ＳＭ（出力電圧Voutにおいて１V相当）の値に合わせ込みができている。そして、その後起動後５秒経過するまで、繰り返し合わせ込みが行われている（センサ出力値の微少変動）ことが判る。また、５秒経過後、破線で示すように合わせ込み終了認識フラグがセットされ（ステップＳ５Ａ）、これ以降、ステップＳ２１〜Ｓ２３によりガス検知が行われる。
かくして、この例においては、再起動から５秒でガス検知を再開することができている。
【００９３】
ついで、図１０に示すグラフは、ガス検出装置１０の再起動後に、ステップＳ１９の「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンにおいて、デューティ比ＤＴの合わせ込みが行われ、さらにガスセンサ素子１７が活性化したと判断された場合の、センサ出力値S(n)（出力電圧Vout）の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。
【００９４】
この例においては、経過時間０秒以前のセンサ出力値の変化を見ると容易に理解できるように、再起動よりも前に、２．５秒程度の期間、電源が切られた場合を示しており、自動車のエンジン停止後、２，３秒程度の短時間で再度起動させた場合の例である。
【００９５】
この場合には、再起動後３０秒程度の時間が経過すると、センサ抵抗値Ｒｓが十分に安定化するが、再起動後１０〜１５秒程度の時間でも、センサ抵抗値の変化はさほど大きくなくなるため、ガス検知には支障のない程度に安定となる。
しかし、この例の場合には、再起動から１秒経過時点のセンサ出力値Ｓ１（ステップＳ５２）に比して、２．５秒経過時点のセンサ出力値Ｓ（ｎ）が小さくなっており、ステップＳ５６の式を満たさない。このため、ステップＳ５６でＮｏと判断され、起動後２．５〜５秒においては、デューティ比ＤＴの合わせ込みは行われない（デューティ比ＤＴは一定のまま）。
【００９６】
ついで、ステップＳ１９のサブルーチンにおいて、起動後８秒経過後に、デューティ比ＤＴの合わせ込みが行われ、本例では、起動後８〜１０秒の期間において、デューティ比ＤＴが引き下げられて、センサ出力値Ｓ（ｎ）も徐々に小さな値とされ、起動後１０秒程度の時点で、センサ出力値Ｓ（ｎ）が目標値ＳＭ（出力電圧Voutにおいて１V相当）の値に合わせ込みができている。この時点で、破線で示すように合わせ込み終了認識フラグがセットされる（ステップＴ２０）。
【００９７】
但し、本例では、起動後１０秒程度の時点で一旦合わせ込みが行われると、それ以降、デューティ比ＤＴは変更されない。このため、起動後１０秒の時点から、センサ抵抗値Ｒｓの変化に従って、センサ出力値Ｓ（ｎ）は緩やかに変化する。そして、起動後１５秒の時点でのセンサ出力値Ｓ（ｎ）が、所定の範囲内であるか否かが判断される（ステップＳ９Ｄ）。本例では、当該範囲（0.8〜1.2V相当の値の範囲）内と判断された（Ｙｅｓ）ため、直ちに、ステップＳ２１〜Ｓ２３によりガス検知が行われる。
かくして、この例においては、再起動から１５秒でガス検知を再開することができている。
【００９８】
ついで、図１１に示すグラフは、ガス検出装置１０の再起動後に、ステップＳ２０の「第３回合わせ込み」サブルーチンにおいて、デューティ比ＤＴの合わせ込みが行われた場合の、センサ出力値S(n)（出力電圧Vout）の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。
【００９９】
この例においては、経過時間０秒以前のセンサ出力値の変化を見ると容易に理解できるように、再起動よりも前に、５秒以上の期間にわたり、電源が切られた場合を示しており、自動車のエンジン停止後、若干時間が経過してから再度起動させた場合の例である。
【０１００】
この場合には、再起動後３０秒程度の時間が経過すると、センサ抵抗値Ｒｓが十分に安定化するが、再起動後１０〜１５秒程度の時間では、センサ抵抗値Ｒｓの変化がまだ大きい。
従って、この例の場合には、再起動から１秒経過時点のセンサ出力値Ｓ１（ステップＳ５２）に比して、２．５秒経過時点のセンサ出力値Ｓ（ｎ）がかなり小さくなっており、ステップＳ５６の式を満たさない。このため、ステップＳ５６でＮｏと判断され、起動後２．５〜５秒においては、デューティ比ＤＴの合わせ込みは行われない（デューティ比ＤＴは一定のまま）。
そこでさらに、ステップＳ１９のサブルーチンにおいて、起動後８秒経過後に、デューティ比ＤＴの合わせ込みが行われる。本例では、起動後８〜１０秒の期間において、デューティ比ＤＴが引き下げられて、センサ出力値Ｓ（ｎ）も徐々に小さな値とされ、起動後１０秒程度の時点で、センサ出力値Ｓ（ｎ）が目標値ＳＭ（出力電圧Voutにおいて１V相当）の値に合わせ込みができている。この時点で、一旦、破線で示すように合わせ込み終了認識フラグがセットされる（ステップＴ２０）。
【０１０１】
しかしながら、前の例（図１０参照）とは異なり、一旦合わせ込みができた起動後１０秒でのデューティ比ＤＴを維持し続けると、センサ抵抗値Ｒｓがまだ不安定（低下し続ける）なため、起動後１５秒の時点では、センサ出力値Ｓ（ｎ）が目標値ＳＭから大きくずれた値となっいる。そこで、所定範囲（出力電圧Voutの値に換算して0.8〜1.2V相当の値の範囲）外の値と判断し（ステップＳ９ＤでＮｏ）、図１１に破線で示すように合わせ込み終了認識フラグをクリアし（ステップＳ９Ｆ）、合わせ込み継続フラグをセットして（ステップＳ９Ｇ）、ステップＳ２０のサブルーチンに移行する。
【０１０２】
起動後１５秒以降は、ステップＳ２０のサブルーチンに従って、デューティ比ＤＴの合わせ込みを繰り返す（ステップＴ１）。このため、本例では、起動後１５〜１６秒の期間で、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを増加させて、センサ出力値Ｓ（ｎ）を上昇させて出力電圧Vout換算で１Ｖ相当の値としている。そしてその後は、デューティ比ＤＴの引き下げと引き上げを繰り返すため、センサ出力値Ｓ（ｎ）は、出力電圧Vout換算で１Ｖ前後の値となっている。
さらに、起動後３０秒経過後は、図１１に破線で示すように合わせ込み終了認識フラグをセット（ステップＳ１０５）した上で、ステップＳ２１〜Ｓ２３によりガス検知を行う。かくして、この例においては、再起動から３０秒でガス検知を再開している。
【０１０３】
このように、本実施例によれば、電源の瞬断（図９の場合）や、短時間の停止後の再起動（図１０の場合）などには、再起動から５秒あるいは１５秒の短時間で、ガス検知を再開できる。
特に、本実施例によれば、起動後８〜１２秒の期間中に、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを、適切な値（センサ出力値Ｓ（ｎ）が目標値ＳＭにほぼ等しい値）になるように変化させる「合わせ込み」を行う。そしてその後に、センサ出力値Ｓ（ｎ）の変化から、センサ出力値Ｒｓの安定、従ってガスセンサ素子１７の活性化の完了を判断している。このため、起動後１５秒の時点で、活性化しているとの判断がなされると、直ちにガス検知を再開することができる。
このため、活性化していると判断した後に、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴの「合わせ込み」を行う場合よりも、早くガス検知を再開することができる利点がある。
【０１０４】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記した実施例においては、ステップＳ１５，Ｓ１９，Ｓ２０の各サブルーチンにおいて、合わせ込み処理を行っている。この際、センサ出力値Ｓ（ｎ）を目標値ＳＭに近づけるようにデューティ比ＤＴを変化させたのであるが、この目標値ＳＭを、ステップＳ１５，Ｓ１９，Ｓ２０のいずれにおいても、Vout＝１Vに相当するセンサ出力値Ｓ（ｎ）の数値とした（ＳＭ＝ＳＭ１＝ＳＭ２＝ＳＭ３）。しかし、各ステップにおいて、目標値ＳＭは異なる値に設定しても良い。
【０１０５】
また、上述の実施例においては、ガスセンサ素子として還元性ガスに反応するものを用いた例を示したが、ＮＯｘなど酸化性ガスに反応するガスセンサ素子を用いることもできる。さらには、還元性ガスに反応するガスセンサ素子と酸化性ガスに反応するガスセンサ素子の両者を用いることもできる。この場合には、還元性ガスの濃度の昇降、及び酸化性ガスの昇降を検知し、これら総合して、フラップ３４の開閉を行うようにすると良い。
【０１０６】
また、前述した実施例においては、図１に示す検出回路１１を用いた例を示したが、充電回路及び放電回路として他の構成の回路を有する検出回路を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施例に係るガス検出装置及び車両用オートベンチレーションシステムの構成を示す説明図である。
【図２】実施例に係るガス検出装置の検出回路について、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値Rsと出力電圧Voutとの関係を、入力するパルス信号のディーティ比をパラメータとして示すグラフである。
【図３】実施例にかかる車両用オートベンチレーションシステムにおけるフラップ制御のフローを示す説明図である。
【図４】実施例にかかるガス検出装置のうち、マイクロコンピュータにおける制御のメインルーチンのフローを示す説明図である。
【図５】実施例のガス検出装置にかかり、マイクロコンピュータにおける制御のうち、第１回活性判断＆合わせ込みルーチンの内容を示す説明図である。
【図６】実施例のガス検出装置にかかり、マイクロコンピュータにおける制御のうち、第２回活性判断＆合わせ込みルーチンの内容を示す説明図である。
【図７】実施例のガス検出装置にかかり、マイクロコンピュータにおける制御のうち、第３回活性判断＆合わせ込みルーチンの内容を示す説明図である。
【図８】実施例のガス検出装置にかかり、マイクロコンピュータにおける制御のうち、合わせ込み処理＆合わせ込み終了判断処理ルーチンの内容を示す説明図である。
【図９】実施例に係り、ガス検出装置の再起動後に、「第１回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンにおいて、ガスセンサ素子が活性化したと判断され、デューティ比の合わせ込みが行われた場合の、センサ出力値S(n)（出力電圧Vout）の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。
【図１０】実施例に係り、ガス検出装置の再起動後に、「第２回活性判断＆合わせ込み」サブルーチンにおいて、デューティ比の合わせ込みが行われ、さらにガスセンサ素子が活性化したと判断された場合の、センサ出力値S(n)（出力電圧Vout）の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。
【図１１】実施例に係り、ガス検出装置の再起動後に「第３回合わせ込み」サブルーチンにおいて、デューティ比の合わせ込みが行われた場合の、センサ出力値S(n)（出力電圧Vout）の変化、合わせ込み終了認識フラグの変化を示す具体例である。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  車両用オートベンチレーションシステム
１０  ガス検出装置
１１  検出回路（取得手段）
１２  コンデンサ
１３  充電回路
１４  充電用抵抗器
Ｒｃ  充電用抵抗器の抵抗値
１５  充電用ダイオード
１６  放電回路
１７  ガスセンサ素子（放電用抵抗器）
Ｒｓ  センサ抵抗値（放電用抵抗器の抵抗値）
Ｓｃ  パルス信号
ＤＴ  （パルス信号の）デューティ比
△ＤＴ１  （デューティ比ＤＴの）減分
△ＤＴ２  （デューティ比ＤＴの）増分
１８  パルス入力端子（パルス入力点）
１９  出力端子（動作点）
Vout  出力電圧（動作点の電位）
２０  マイクロコンピュータ
２０Ａ  センサ入力端子
２０Ｂ  パルス出力端子
２０Ｃ  濃度信号出力端子
ＬＶ  濃度信号
２１  Ａ／Ｄ変換回路（取得手段）
Ｓ（ｎ）  センサ出力値
３０  ベンチレーション機構
３１，３２，３３  ダクト
３４  フラップ
３５  ファン
４０  フラップ制御機構
４１  フラップ駆動回路
４２  アクチュエータ
ＳＭ  目標値
ＳＭ１  第１目標値
ＳＭ２  第２目標値
ＳＭ３  第３目標値
Ｓ１  センサ１秒値
【図１】
2006145216.tif 000003
【図２】
2006145216.tif 000004
【図３】
2006145216.tif 000005
【図４】
2006145216.tif 000006
【図５】
2006145216.tif 000007
【図６】
2006145216.tif 000008
【図７】
2006145216.tif 000009
【図８】
2006145216.tif 000010
【図９】
2006145216.tif 000011
【図１０】
2006145216.tif 000012
【図１１】
2006145216.tif 000013