(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定ガスの濃度変化を検出するガスセンサ素子を用いた制御システムであって、
上記ガスセンサ素子からの出力信号を所定間隔毎にＡ／Ｄ変換してセンサ出力値を出力するＡ／Ｄ変換手段と、
上記所定間隔毎に新しいものから遡って第１所定個分の上記センサ出力値から移動平均値を算出する移動平均値算出手段と、
新しいものから遡って上記第１所定個よりも大きい第２所定個分毎に、上記センサ出力値の平均値を算出する平均値算出手段と、
上記移動平均値を、上記特定ガスの濃度上昇および上記特定ガスの濃度低下を検出するためのしきい値である上記平均値と比較して、上記特定ガス濃度の変化を検出するガス濃度変化検出手段と、
を備え、
前記ガス濃度変化検出手段により検出した前記特定ガスの濃度変化に基づいて、当該制御システムを制御する制御システム。
【請求項２】
特定ガスの濃度変化を検出するガスセンサ素子を用いた制御システムであって、
上記ガスセンサ素子からの出力信号を所定間隔毎にＡ／Ｄ変換してセンサ出力値を出力するＡ／Ｄ変換手段と、
上記所定間隔毎に、新しいものから遡って第１所定個分の上記センサ出力値から第１デジタル低域通過フィルタ処理により第１ＬＰＦ処理値を算出する第１ＬＰＦ処理値算出手段と、
上記所定間隔毎に、新しいものから遡って上記第１所定個よりも大きい第２所定個分の上記センサ出力値から第２デジタル低域通過フィルタ処理により第２ＬＰＦ処理値を算出する第２ＬＰＦ処理値算出手段と、
上記特定ガスの濃度が上昇したときに上記センサ出力値が移動する方向に、所定バイアス値だけ上記第２ＬＰＦ処理値をシフトさせた基準値を算出する基準値算出手段と、
上記第１ＬＰＦ処理値を上記基準値と比較して上記特定ガスの濃度上昇を検出するガス濃度上昇検出手段と、
上記第１ＬＰＦ処理値を上記第２ＬＰＦ処理値と比較して上記特定ガスの濃度低下を検出するガス濃度低下検出手段と、
を備え、
前記ガス濃度変化検出手段により検出した前記特定ガスの濃度変化に基づいて、当該制御システムを制御する制御システム。
【請求項３】
特定ガスの濃度変化を検出するガスセンサ素子を用いた制御システムであって、
上記ガスセンサ素子からの出力信号を所定間隔毎にＡ／Ｄ変換してセンサ出力値を出力するＡ／Ｄ変換手段と、
上記所定間隔毎に新しいものから遡って第１所定個分の上記センサ出力値から移動平均値を算出する移動平均値算出手段と、
新しいものから遡って上記第１所定個よりも大きい第２所定個分毎に、上記センサ出力値の平均値を算出する平均値算出手段と、
上記特定ガスの濃度が上昇したときに上記センサ出力値が移動する方向に、所定バイアス値だけ上記平均値をシフトさせた基準値を算出する基準値算出手段と、
上記移動平均値を上記基準値と比較して上記特定ガスの濃度上昇を検出するガス濃度上昇検出手段と、
上記移動平均値を上記平均値と比較して上記特定ガスの濃度低下を検出するガス濃度低下検出手段と、
を備え、
前記ガス濃度変化検出手段により検出した前記特定ガスの濃度変化に基づいて、当該制御システムを制御する制御システム。
【請求項４】
請求項１または３に記載の制御システムであって、
上記制御システムは、自動車の自動外気導入制御システムであり、
前記所定間隔と前記第１所定個との積を、２０〜１２０秒とし、
前記所定間隔と前記第２所定個との積を、上記所定間隔と第１所定個との積の１．５〜１０倍とした
制御システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の制御システムであって、
上記制御システムは、自動車の自動外気導入制御システムであり、
前記ガス濃度変化検出手段、または前記ガス濃度上昇低下検出手段及びガス濃度低下検出手段により検出した前記特定ガスの濃度変化に基づいて、フラップを開閉させるフラップ駆動手段
を備える制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスセンサ素子を用いて環境中のガスの濃度変化を検出し、自動車室内への外気導入制御など各種の制御を行うガスセンサ素子を用いた制御システムに関する。特に、自動車が地下駐車場やトンネルに入った場合など、特定ガスのゆっくりとした濃度変化を検知可能な制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＷＯ３薄膜を用いたり、鉛−フタロシアニン、ＳｎＯ２を用いたガスセンサ素子など、環境中のＮＯｘやＣＯ、ＨＣ（ハイドロカーボン）など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ために、このセンサ抵抗値の変化によって特定のガス濃度変化を検出可能な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て、例えば、自動車室内への外気導入のためのフラップを、外気の汚染状況に応じて適宜開閉したり、喫煙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など、各種の制御システムが知られている。
【０００３】
このようなガスセンサ素子を用いた制御システムでは、例えば、特開平５−１５７７１４号に開示されているように、ガス濃度の変化に素早く対応することが出来るように、濃度変化の感度を向上させ、風等のノイズに対するＳ／Ｎを向上させるべく、ガスセンサ素子の出力信号を微分したり、アナログ微分値をＡ／Ｄ変換した後、さらにデジタル微分して２階微分値を得てるものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガスセンサ素子を用いた制御システムを自動車などに適用して、自動車室内への外気導入制御などを行わせる場合において、自動車走行中に長いトンネルに入ったり、地下駐車場や周囲を囲まれた自走式立体駐車場などに入ったり、渋滞に巻き込まれたりすることがある。このようなトンネルや地下駐車場内、あるいは渋滞中の道路などでは、排気ガスが滞留し易いため、トンネルや地下駐車場などの入り口から自動車を進行させるにつれ、あるいは時間の経過につれて、外気中の特定ガス（具体的には排気ガス成分）の濃度が徐々に増加する。このような特定ガスの濃度変化は、一般道路を通常走行中の場合とは異なり、濃度変化がゆっくりであるため、上記のような微分処理では変化量が小さく、特定ガスの濃度変化を検出することが出来ない。このため、特定ガスの濃度の高い外気が室内に流入してもフラップを閉じることができない場合があるなど、適切な制御が出来ない問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、特定ガスの濃度がゆっくりと変化する場合に適切にその変化を検知することができる、ガスセンサ素子を用いた制御システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
しかしてその解決手段は、特定ガスの濃度変化を検出するガスセンサ素子を用いた制御システムであって、上記ガスセンサ素子からの出力信号を所定間隔毎にＡ／Ｄ変換してセンサ出力値を出力するＡ／Ｄ変換手段と、上記所定間隔毎に新しいものから遡って第１所定個分の上記センサ出力値から移動平均値を算出する移動平均値算出手段と、新しいものから遡って上記第１所定個よりも大きい第２所定個分毎に、上記センサ出力値の平均値を算出する平均値算出手段と、上記移動平均値を、上記特定ガスの濃度上昇および上記特定ガスの濃度低下を検出するためのしきい値である上記平均値と比較して、上記特定ガス濃度の変化を検出するガス濃度変化検出手段と、を備え、前記ガス濃度変化検出手段により検出した前記特定ガスの濃度変化に基づいて、当該制御システムを制御する制御システムである。
【００１７】
本発明の制御システムでは、移動平均値算出手段において、第１所定個分のセンサ出力値から移動平均値を算出する。即ち、移動平均算出手段によって、センサ出力値からノイズやセンサ出力値の早い変化を除き、ゆっくりとした変化を移動平均値として取り出す。これにより、トンネルや地下駐車場内、あるいは渋滞中の道路などにおける、特定ガスのゆっくりとした濃度変化に対応した信号（移動平均値）を取り出すことが出来る。
さらに、本発明の制御システムでは、平均値算出手段において、第１所定個よりも大きい第２所定個分のセンサ出力値から平均値を算出する。即ち、平均値算出手段によって、センサ出力値からさらに低周波の成分を選り分けることで、ノイズやセンサ出力値の早い変化はもちろん、移動平均値よりもゆっくりとした変化を平均値として取り出す。
【００１８】
これにより、トンネルや地下駐車場内に侵入した場合など、特定ガスの濃度が徐々に上昇する場合には、平均値はこれより少ない個数のセンサ出力値から得た移動平均値よりも遅れて変化する。つまり、平均値は特定ガスの濃度が比較的低かった時期を反映した値となる。従って、移動平均値をこの平均値と比較することで、特定ガスの濃度が上昇傾向にあるか否かが判る。例えば、特定ガスの濃度が上昇するとセンサ出力値が上昇するように構成された回路でガスセンサ素子を駆動している場合には、特定ガスの濃度が上昇傾向にあると、移動平均値が平均値よりも大きくなる。従って、このような比較によって、特定ガスのゆっくりとした濃度上昇を検知することができる。
【００１９】
逆に、特定ガスの濃度が徐々に低下する場合にも、平均値はこれより少ない個数のセンサ出力値から得た移動平均値よりも遅れて変化する。つまり、平均値は特定ガスの濃度が比較的高かった時期を反映した値となる。従って、移動平均値をこの平均値と比較することで、特定ガスの濃度が低下傾向にあるか否かが判る。例えば、特定ガスの濃度が上昇するとセンサ出力値が上昇するように構成された回路でガスセンサ素子を駆動している場合には、特定ガスの濃度が低下傾向にあると、移動平均値が平均値よりも小さくなる。従って、このような比較によって、特定ガスのゆっくりとした濃度低下を検知することができる。
【００２０】
しかも、本発明においては、移動平均値を固定値ではなくこの平均値と比較している。固定値と比較することにすると、特定ガスの濃度がきわめてゆっくり変動があったときや、温度や湿度などの環境によって、ガスセンサ素子の出力信号が大きくずれてしまった場合などには、移動平均値が固定値に対して一方に偏ることがある。つまり、移動平均値が固定値に対して大きいままとなったり小さいままとなったりしてしまい、比較の結果が変化しない状態となって、特定ガスのゆっくりとした濃度変化を的確に検知できにくい場合はある。これに対し、平均値は、これより少ない個数のセンサ出力値から得た移動平均値よりは遅れるものの、変化に追従するので、移動平均値が平均値に対して一方に偏ることがない。従って、特定ガスの濃度のゆっくりとした変化を的確に検知することができる。さらに、制御システムとしては、例えば、自動車の自動外気導入制御システムや空気清浄機制御システムなどが挙げられる。
【００２１】
さらに他の解決手段は、特定ガスの濃度変化を検出するガスセンサ素子を用いた制御システムであって、上記ガスセンサ素子からの出力信号を所定間隔毎にＡ／Ｄ変換してセンサ出力値を出力するＡ／Ｄ変換手段と、上記所定間隔毎に、新しいものから遡って第１所定個分の上記センサ出力値から第１デジタル低域通過フィルタ処理により第１ＬＰＦ処理値を算出する第１ＬＰＦ処理値算出手段と、  上記所定間隔毎に、新しいものから遡って上記第１所定個よりも大きい第２所定個分の上記センサ出力値から第２デジタル低域通過フィルタ処理により第２ＬＰＦ処理値を算出する第２ＬＰＦ処理値算出手段と、上記特定ガスの濃度が上昇したときに上記センサ出力値が移動する方向に、所定バイアス値だけ上記第２ＬＰＦ処理値をシフトさせた基準値を算出する基準値算出手段と、上記第１ＬＰＦ処理値を上記基準値と比較して上記特定ガスの濃度上昇を検出するガス濃度上昇検出手段と、上記第１ＬＰＦ処理値を上記第２ＬＰＦ処理値と比較して上記特定ガスの濃度低下を検出するガス濃度低下検出手段と、を備え、前記ガス濃度変化検出手段により検出した前記特定ガスの濃度変化に基づいて、当該制御システムを制御する制御システムである。
【００２２】
本発明の制御システムでは、第１ＬＰＦ処理値算出手段において、第１所定個分のセンサ出力値から第１デジタル低域通過フィルタ処理により第１ＬＰＦ処理値を算出する。即ち、第１デジタル低域通過フィルタ処理によって、センサ出力値から低周波の成分を選り分けることで、ノイズやセンサ出力値の早い変化を除き、ゆっくりとした変化を第１ＬＰＦ処理値として取り出す。これにより、トンネルや地下駐車場内、あるいは渋滞中の道路などにおける、特定ガスのゆっくりとした濃度変化に対応した信号（第１ＬＰＦ処理値）を取り出すことが出来る。
また、本発明の制御システムでは、第２ＬＰＦ処理値算出手段において、第１所定個よりも大きい第２所定個分のセンサ出力値から第２デジタル低域通過フィルタ処理により第２ＬＰＦ処理値を算出する。即ち、第２デジタル低域通過フィルタ処理によって、センサ出力値からさらに低周波の成分を選り分けることで、ノイズやセンサ出力値の早い変化はもちろん、第１ＬＰＦ処理値よりもゆっくりとした変化を第２ＬＰＦ処理値として取り出す。つまり、第１ＬＰＦ処理値よりもゆっくりと変化する第２ＬＰＦ処理値を算出する。
具体的に言えば、第１デジタル低域通過フィルタのカットオフ周波数よりも、第２デジタル低域通過フィルタのカットオフ周波数を低い値にする。
【００２３】
さらに、本発明においては、基準値算出手段によって、特定ガスの濃度が上昇したときにセンサ出力値が移動する方向に、所定バイアス値だけ第２ＬＰＦ処理値をシフトさせた基準値を算出する。従って例えば、特定ガスの濃度が上昇したときにセンサ出力値が上昇するガスセンサ素子及び回路構成を採用している場合には、センサ出力値が上昇する方向に所定バイアス値だけ第２ＬＰＦ処理値をシフトさせる、つまり所定バイアス値だけ第２ＬＰＦ処理値を上昇させた基準値を算出する。逆に、特定ガスの濃度が上昇したときにセンサ出力値が低下するガスセンサ素子及び回路構成を採用している場合には、センサ出力値が低下する方向に所定バイアス値だけ第２ＬＰＦ処理値をシフトさせる、つまり所定バイアス値だけ第２ＬＰＦ処理値を低下させた基準値を算出する。
【００２４】
その上で、ガス濃度上昇検出手段では、第１ＬＰＦ処理値を固定値ではなくこの基準値と比較して特定ガスの濃度上昇を検出する。固定値と比較することにすると、特定ガスの濃度が極めてゆっくりとした変動がしたときや、温度や湿度などの環境によって、ガスセンサ素子の出力信号が大きくずれてしまった場合などには、第１ＬＰＦ処理値が固定値に対して一方に偏ることがある。つまり、第１ＬＰＦ処理値が固定値に対して大きいままとなったり、小さいままとなったりしてしまい、比較の結果が変化しない状態となって、特定ガスのゆっくりとした濃度変化を的確に検知できにくい場合がある。
【００２５】
これに対し、第２ＬＰＦ処理値及び基準値は、第１ＬＰＦ処理値よりは遅れるものの、変化に追従するので、第１ＬＰＦ処理値が第２ＬＰＦ処理値や基準値に対して一方に偏ることがない。従って、特定ガスの濃度のゆっくりとした変化を的確に検知することができる。
しかも、第１ＬＰＦ処理値を第２ＬＰＦ処理値よりも所定バイアス値だけシフトさせた基準値と比較するので、第１ＬＰＦ処理値を第２ＬＰＦ処理値と比較する場合とは異なり、ガス濃度の上昇傾向が確実になった場合にだけガス濃度上昇を検知することができるようになる。
しかも、この所定バイアス値を変更することで、検知レベルを容易に調整することができるから、制御システムの特定ガスの濃度変化に対する敏感さや応答性を調整することができる。
【００２６】
さらに、本発明のガス濃度低下検出手段では、第１ＬＰＦ処理値を第２ＬＰＦ処理値と比較して特定ガスの濃度低下を検出する。固定値を用いることとすると、上述のように第１ＬＰＦ処理値が固定値に対して一方に偏って、特定ガスのゆっくりとした濃度低下を的確に検知できにくい場合がある。これに対し、第２ＬＰＦ処理値は、第１ＬＰＦ処理値よりは遅れるものの、変化に追従するので、第１ＬＰＦ処理値が第２ＬＰＦ処理値に対して一方に偏ることがなく、特定ガスの緩やかな濃度低下を的確に検知することができる。
しかも、ガス濃度上昇については基準値と比較して検出し、ガス濃度低下については第２ＬＰＦ処理値と比較して検出するようにして、ヒステリシスを持たせたので、第１ＬＰＦ処理値が第２ＬＰＦ処理値と同程度の値となったとき、第１ＬＰＦ処理値のわずかな変動でガス濃度上昇検出とガス濃度低下検出とが頻繁に入れ替わるバタつき（チャタリング）を抑制することができる。
【００２７】
ここで、第１及び第２デジタル低域通過フィルタ処理としては、所望の特性になるように適切な伝達関数を有するフィルタ処理を選択すれば良く、有限インパルス応答（ＦＩＲ）タイプのＬＰＦ処理や無限インパルス応答（ＩＩＲ）タイプのＬＰＦ処理を選択することが出来る。
また、例えば直前５０ヶ分のセンサ出力値を算出するなど、新しいものから遡って直前所定個分のセンサ出力値の移動平均値を次々に算出する移動平均算出処理もＬＰＦ処理の１つとして挙げられる。移動平均は算出が容易にできるので、第１あるいは第２デジタル低域通過フィルタ処理として移動平均算出処理を用いるのが好ましい。
その他、例えば１００個分のセンサ出力値について平均値を求め、次の１００個分のセンサ出力値について平均値を求めるというように、センサ出力値の所定個毎に平均値を求める平均値算出処理もＬＰＦ処理の１つとして挙げられる。
また、所定バイアス値としては、あまり大きな値とすると特定ガスの濃度上昇を検出し難くなる。一方、小さな値とすると、特定ガス濃度の上昇検出及び低下検出のバタつきが起きやすくなるので、適宜な値を選択すればよい。
【００２８】
さらに他の解決手段は、特定ガスの濃度変化を検出するガスセンサ素子を用いた制御システムであって、上記ガスセンサ素子からの出力信号を所定間隔毎にＡ／Ｄ変換してセンサ出力値を出力するＡ／Ｄ変換手段と、上記所定間隔毎に新しいものから遡って第１所定個分の上記センサ出力値から移動平均値を算出する移動平均値算出手段と、新しいものから遡って上記第１所定個よりも大きい第２所定個分毎に、上記センサ出力値の平均値を算出する平均値算出手段と、上記特定ガスの濃度が上昇したときに上記センサ出力値が移動する方向に、所定バイアス値だけ上記平均値をシフトさせた基準値を算出する基準値算出手段と、上記移動平均値を上記基準値と比較して上記特定ガスの濃度上昇を検出するガス濃度上昇検出手段と、上記移動平均値を上記平均値と比較して上記特定ガスの濃度低下を検出するガス濃度低下検出手段と、を備え、前記ガス濃度変化検出手段により検出した前記特定ガスの濃度変化に基づいて、当該制御システムを制御する制御システムである。
【００２９】
本発明の制御システムでは、移動平均値算出手段において、第１所定個分のセンサ出力値から移動平均値を算出する。つまり、センサ出力値からノイズや早い変化を除き、ゆっくりとした変化を移動平均値として取り出す。これにより、トンネルや地下駐車場内、あるいは渋滞中の道路などにおける、ゆっくりとした特定ガスの濃度変化に対応した信号（移動平均値）を取り出すことが出来る。
また、本発明の制御システムでは、平均値算出手段において、第１所定個よりも大きい第２所定個分のセンサ出力値から平均値を算出する。つまり、ノイズや早い変化はもちろん、移動平均値よりもゆっくりとした変化を平均値として取り出す。
【００３０】
さらに、本発明においては、基準値算出手段によって、特定ガスの濃度が上昇したときにセンサ出力値が移動する方向に、所定バイアス値だけ平均値をシフトさせた基準値を算出する。従って例えば、特定ガスの濃度が上昇したときにセンサ出力値が上昇するガスセンサ素子及び回路構成を採用している場合には、センサ出力値が上昇する方向に所定バイアス値だけ平均値をシフトさせる、つまり平均値よりも所定バイアス値だけ大きくした基準値を算出する。逆に、特定ガスの濃度が上昇したときにセンサ出力値が低下するガスセンサ素子及び回路構成を採用している場合には、センサ出力値が低下する方向に所定バイアス値だけ平均値をシフトさせる、つまり平均値よりも所定バイアス値だけ小さくした基準値を算出する。
【００３１】
その上で、ガス濃度上昇検出手段では、移動平均値を固定値ではなく、この基準値と比較して特定ガスの濃度上昇を検出する。移動平均値を固定値と比較すると、ガスセンサ素子の出力信号が、特定ガスの濃度が極めてゆっくり変動したときや、温度や湿度などの環境によって出力信号が大きくずれてしまった場合などには、移動平均値が固定値に対して一方に偏ることがある。つまり、移動平均値が固定値に対して大きいままとなったり、小さいままとなったりしてしまい、比較の結果が変化しない状態となって、特定ガスのゆっくりとした濃度変化を的確に検知できにくい場合がある。
これに対し、平均値及び基準値は、移動平均値よりは遅れるものの、変化に追従するので、移動平均値が平均値や基準値に対して一方に偏ることがない。従って、特定ガスの濃度のゆっくりとした変化を的確に検知することができる。
しかも、移動平均値を平均値よりも所定バイアス値だけシフトさせた基準値と比較するので、移動平均値を平均値と比較する場合とは異なり、ガス濃度の上昇傾向が確実になった場合にだけガス濃度上昇を検知することができるようになる。
しかも、この所定バイアス値を変更することで、検知レベルを容易に調整することができるから、制御システムの特定ガスの濃度変化に対する敏感さや応答性を調整することができる。
【００３２】
さらに、本発明のガス濃度低下検出手段では、移動平均値を平均値と比較して特定ガスの濃度上昇を検出する。固定値を用いると、上述のように移動平均値が固定値に対して一方に偏って、特定ガスのゆっくりとした濃度低下を的確に検知できにくい場合がある。これに対し、平均値は、移動平均値よりは遅れるものの、変化に追従するので、移動平均値が平均値に対して一方に偏ることがなく、特定ガスの緩やかな濃度低下を的確に検知することができる。
しかも、ガス濃度上昇については基準値と比較して検出し、ガス濃度低下については平均値と比較して検出するので、移動平均値が平均値と同程度の値となったときにも、移動平均値のわずかな変動でガス濃度上昇検出とガス濃度低下検出とが頻繁に入れ替わるバタつき（チャタリング）を抑制することができる。
【００３３】
なお、所定バイアス値としては、あまり大きな値とすると特定ガスの濃度上昇を検出し難くなり、例えば人間の嗅覚などと差異が生じて、人間が嗅覚で特定ガスを検知しているのに、制御システムでは特定ガス濃度の上昇を検知できないなどの不具合を生じる。一方、小さな値とすると、特定ガス濃度の上昇検出及び低下検出のバタつきが起きやすくなる。従って、使用用途や人間の嗅覚などを考慮して適切な値を選択すればよい。
【００３４】
また、上記制御システムであって、上記制御システムは、自動車の自動外気導入制御システムであり、前記所定間隔と前記第１所定個との積を、２０〜１２０秒とし、前記所定間隔と前記第２所定個との積を、上記所定間隔と第１所定個との積の１．５〜１０倍とした制御システムとすると良い。
【００３５】
本発明では、制御システムは自動車の自動外気導入制御システムである。従って、本制御システムで検知する特定ガスの濃度変化は、一般に、長いトンネルに進入した場合や地下駐車場や周囲を囲まれた自走式立体駐車場などに進入した場合、道路上での渋滞部分に巻き込まれた場合などに、ＮＯｘやＨＣ，ＣＯなど排気ガスに由来する特定ガスの濃度が緩やかに上昇する場合があることが判っている。排気ガスが流通拡散せずに一定の場所に滞留し易く、また、自動車の進行速度が比較的遅くなるため、特定ガスの滞留部分にゆっくりと進入することになるためと考えられる。
【００３６】
このような場所での特定ガスの濃度変化を検知するに当たっては、移動平均値を算出するに当たって、所定間隔と第１所定個との積を２０〜１２０秒とする、つまり移動平均値を算出する期間を２０〜１２０秒とすると、ノイズや特定ガスの濃度の早い変化が除かれ、徐々に濃度上昇あるいは濃度低下する傾向が適切に判別できることが判った。このような場所では特定ガスの濃度の上昇や低下の傾向が、１０〜１００秒程度の時間間隔にわたって続くからであると考えられる。
【００３７】
また、本発明では、所定間隔と第２所定個との積を、所定間隔と第１所定個との積の２倍以上とする、つまり平均値を算出する期間を移動平均値を算出する期間（２０〜１２０秒）の１．５〜１０倍としている。
平均値を算出する期間を、移動平均値を算出する期間に対して１．５倍未満とすると、特定ガスの濃度変化に伴って移動平均値が変化すると、平均値もそれにあまり遅れることなく変化してしまう。例えば、特定ガスの濃度が上昇傾向になる場合、移動平均値も上昇するが平均値（あるいは平均値を所定バイアス値だけシフトさせた基準値）もあまり遅れることなく上昇してしまう。このため、移動平均値を平均値（あるいは基準値）と比較しても、両者間の差が小さいので、特定ガスのゆっくりとした濃度変化の傾向を検出しにくくなる場合があるからである。
一方、１０倍を越えると、移動平均値の変化に比べて、平均値の変化が大きく遅れるため、例えば、特定ガスの濃度が一旦緩やかに上昇し、その後低下した場合にも、平均値が濃度が上昇する前のセンサ出力値に影響されて低濃度の状態に保たれることがある。すると、移動平均値を平均値と比較しても、ガス濃度の上昇後の低下を的確に検知できない場合があるからである。
【００３８】
さらに、上記いずれかに記載の制御システムであって、上記制御システムは、自動車の自動外気導入制御システムであり、前記ガス濃度変化検出手段により検出した前記特定ガスの濃度変化、または前記ガス濃度上昇低下検出手段及びガス濃度低下検出手段により検出した前記特定ガスの濃度上昇及び低下に基づいて、フラップを開閉させるフラップ駆動手段を備える制御システムとすると良い。
【００３９】
本発明では、制御システムは自動車の自動外気導入制御システムであり、特定ガスの濃度変化、あるいは濃度上昇や低下を検出し、これに基づきフラップ駆動手段によってフラップを開閉させる。従って、従来では検知できなかった特定ガスのゆっくりとした濃度変化に応じてフラップを開閉できるので、搭乗者の嗅覚により近づけたフラップ制御が可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態について、図１〜図４に示す図面等を参照しつつ説明する。図１に示す回路図及びブロック図は、本実施形態１にかかる自動車の自動外気導入制御システム１０の概略を示す。即ち、本制御システム１０は、特定ガスの濃度によってそのセンサ抵抗値Ｒｓが変化するガスセンサ素子１１、具体的には、ＮＯｘガス等の酸化ガスの濃度が上昇すると、そのセンサ抵抗値Ｒｓが高くなる酸化物半導体のガスセンサ素子１１を用いる。このガスセンサ素子１１とこれに直列に接続された抵抗値Ｒｄの検出抵抗器１２とで、電源電位Ｖｃｃを分圧すると、ガスセンサ素子１１の抵抗値Ｒｓの変化によって、この分圧点である動作点Ｐｄのセンサ電位Ｖｓが変化する。具体的には、ＮＯｘガスなどの酸化ガスの濃度が上昇すると、動作点Ｐｄのセンサ電位Ｖｓが上昇するように変化する。
【００４１】
そこで、このセンサ電位Ｖｓをセンサ信号として用い、バッファ１３を介してＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ変換手段）１４に入力する。本実施形態では、このＡ／Ｄ変換回路１４で、０．８秒のサンプリング間隔毎にセンサ電圧ＶｓをＡ／Ｄ変換して８ｂｉｔデジタル化されたセンサ出力値Ｄｓを得る。
さらに、このセンサ出力値Ｄｓをマイクロコンピュータ１５の入力端子１５Ａに入力して後述するフローに従った処理を行うことにより、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ＮＯｘガスの濃度変化を検出する。上述したＡ／Ｄ変換回路１４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。
マイクロコンピュータ１５は、詳細は図示しないが、公知の構成を有し、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などを含む。また、Ａ／Ｄ変換回路１４をも含むことがある。
【００４２】
マイクロコンピュータ１５は、出力端子１５Ｂで電子制御アセンブリ１６と接続している。この電子制御アセンブリ１６は、本実施形態では具体的には、自動車室内につながるダクト２１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２２と外気を取り入れる外気取り入れ用ダクト２３とを切り替えるフラップ２４を制御するものである。即ち、出力端子１５Ｂからのアセンブリ制御信号、具体的にはフラップ開閉信号Ｓｆに従って、フラップ駆動回路１７が駆動され、アクチュエータ１８が動作して、フラップ２４が回動して内気取り入れ用ダクト２２及び外気取り入れ用ダクト２３のいずれかをダクト２１に接続する。ダクト２１内には、空気を圧送するファン２５が設置されている。例えば、図１において実線で示すように、フラップ２４が外気取り入れ用ダクト２３を塞ぐことで、外気の室内への進入が阻止され、ダクト２１は内気取り入れ用ダクト２２と連通して内気循環状態となる。逆に、破線で示すように、フラップ２４が内気取り入れ用ダクト２２を塞ぐと、ダクト２１は外気取り入れ用ダクト２３と連通して外気が室内へ取り入れられる。
【００４３】
次いで、上記制御システム１０での制御について、図２を参照して説明する。エンジンが駆動されると、本制御システムが立ち上がる。まずステップＳ１１でガスセンサ素子１１の活性化されるまで待つ。ガスセンサ素子１１は、ヒータで加熱されて活性化されるまで、ＮＯｘなどの酸化ガスを安定して検出できないからである。
ガスセンサ素子１１が活性化されると、ステップＳ１２に進み、センサ信号つまりセンサ電圧Ｖｓを０．８秒ごとにＡ／Ｄ変換して、そのセンサ出力値Ｄｓを読み込み、Ｄｓ（１）、Ｄｓ（２）、…，Ｄｓ（ｎ）というように、時系列順に記憶しておく。
なお、センサ出力値Ｄｓは、最大で１００ヶ記憶しておけば足りるので、新しいセンサ出力値Ｄｓ（ｎ）を読み込むに当たって、最も古いセンサ出力値Ｄｓ（ｎ−１００）を消去すると、必要となるメモリを少なくすることができる。
【００４４】
さらに、ステップＳ１３において、センサ出力値Ｄｓの５０個移動平均値Ｍｄを算出する。具体的には、５０ヶ分（第１所定個）のセンサ出力値Ｄｓを読み込んだ時点で、それらの５０個移動平均値Ｍｄを算出する。つまり、最新のもの（Ｄｓ（ｎ））から遡って５０個分のセンサ出力値（Ｄｓ（ｎ）〜Ｄｓ（ｎ−４９））から、その移動平均値Ｍｄ（ｎ）＝（Ｄｓ（ｎ）＋Ｄｓ（ｎ−１）＋…＋Ｄｓ（ｎ−４９））／５０を算出する。
【００４５】
このように５０ヶ分のセンサ出力値Ｄｓから５０個移動平均値を算出すると、４０秒（＝０．８秒×５０個）間のセンサ出力値Ｄｓの平均値を得ることになる。このため、後述する実測データ（図３参照）からも判るように、センサ出力値Ｄｓに含まれるノイズやガス濃度の部分的な変動による早い変化は平均化の過程で除かれて、ゆっくりとしたガス濃度の変動によって生じるゆっくりとしたセンサ出力値Ｄｓの変動（うねり）だけを取り出すことができる。つまり、移動平均値Ｍｄを算出することは、離散的なデータに含まれる高周波成分を除き、低周波成分だけをパスさせるデジタルフィルタリング処理、即ちデジタル低域通過フィルタ（ＬＰＦ）処理を行うことに相当している。
【００４６】
なお、本実施形態では、４０秒間のセンサ出力値Ｄｓの平均値（５０個移動平均値Ｍｄ）を用いたが、自動車用の自動外気導入制御システムにおいては、様々な走行パターンに基づく検討から、２０〜１２０秒間にわたる平均値を用いると、適切な制御ができることが判っている。トンネルや地下駐車場などでは、排気ガス（酸化ガス）の濃度の上昇や低下の傾向が、１０〜１００秒程度の時間間隔にわたって続くからであると考えられ、２０秒より短いとガス濃度の短時間の変動やノイズによる影響が現れやすくなるからである。一方、１２０秒よりも長いと、自動外気導入制御システムの応答が遅くなりすぎる。
また、このステップＳ１３は移動平均値を算出するので、この５０個移動平均値Ｍｄは、後述する１００個平均値Ｍｍとは異なり、ステップＳ１２でセンサ出力値Ｄｓを得る毎に算出する。
【００４７】
さらに、ステップＳ１４において、新たなセンサ出力値Ｄｓを１００個分読み込み済かどうかを判断する。次述するステップＳ１５で求める１００個平均値Ｍｍは、実測データ（図３参照）からも判るように、１００個分のセンサ出力値Ｄｓを計測した時点で、次の新しい１００個平均値Ｍｍを算出する。このため、ステップＳ１２でセンサ出力値Ｄｓを得る毎にステップＳ１３で移動平均値を算出するのとは異なり、１００個平均値Ｍｍは８０秒（＝０．８秒×１００個）毎に算出すればよいので、新たなセンサ出力値Ｄｓを１００個分読み込むまでは、ステップＳ１５をスキップし、ステップＳ１６に進む。
【００４８】
ステップＳ１５では、センサ出力値Ｄｓの１００個平均値Ｍｍを算出する。具体的には、ステップＳ１４でＹｅｓ、即ち、新たな１００ヶ分（第２所定個）のセンサ出力値Ｄｓを読み込んだ時点で、それらの１００個平均値Ｍｍを算出する。つまり、最新のもの（Ｄｓ（ｎ））から遡って１００個分のセンサ出力値（Ｄｓ（ｎ）〜Ｄｓ（ｎ−９９））から、その平均値Ｍｍ＝（Ｄｓ（ｎ）＋Ｄｓ（ｎ−１）＋…＋Ｄｓ（ｎ−９９））／１００を算出する。
このように１００ヶ分のセンサ出力値Ｄｓから１００個平均値を算出すると、８０秒（＝０．８秒×１００個）間のセンサ出力値Ｄｓの平均値を得ることになる。後述する実測データ（図３参照）からも判るように、センサ出力値Ｄｓに含まれるノイズやガス濃度の部分的な変動による早い変化は平均化の過程で除かれて、ゆっくりとしたガス濃度の変動によって生じるゆっくりとしたセンサ出力値Ｄｓの変動（うねり）だけを取り出すことができる。つまり、平均値Ｍｍを算出することも、離散的なデータに含まれる高周波成分を除き、低周波成分だけをパスさせるデジタルフィルタリング処理、即ちデジタル低域通過フィルタ（ＬＰＦ）処理を行うことに相当している。
【００４９】
しかも、ステップＳ１３で算出した５０個移動平均値Ｍｄでは、５０個のセンサ出力値の移動平均値を得たのに対し、このステップＳ１５で算出した１００個移均値Ｍｍでは、１００個のセンサ出力値の平均値を得ている。このため、実測データ（図３参照）からも判るように、１００個平均値Ｍｍは５０個移動平均値Ｍｄよりも遅れて変動する。従って、例えば、自動車がトンネルや地下駐車場内などに進入した場合など、ＮＯｘ等の酸化ガスの濃度が上昇傾向にあるときには、５０個移動平均値Ｍｄの方が早く上昇を始め、１００個平均値Ｍｍは遅れて上昇する。つまり、５０個移動平均値Ｍｄが上昇を始めた時点では、１００個平均値ＭｍはＮＯｘガス濃度の低い状態（外気が清浄な状態）を反映した値となっている。また逆に、自動車がトンネルや地下駐車場から出た場合など、酸化ガスの濃度が低下傾向にあるときには、５０個移動平均値Ｍｄの方が早く低下を始め、１００個平均値Ｍｍは遅れて低下する。つまり、５０個移動平均値Ｍｄが低下を始めた時点では、１００個平均値ＭｍはＮＯｘガス濃度の高い状態（外気が汚染された状態）を反映した値となっている。
【００５０】
したがって、この１００個平均値Ｍｍは、５０個移動平均値Ｍｄと比較した場合には、ガス濃度が上昇あるいは低下する前の状態を反映したものであり、５０個移動平均値Ｍｄを用いてガス濃度が上昇あるいは低下しているかどうかを判断するためのしきい値として用い得ることが理解できる。
なお、本実施形態では、４０秒間のセンサ出力値の平均値である５０個移動平均値Ｍｄに対し、その２倍の８０秒間のセンサ出力値の平均値である１００個平均値Ｍｍをしきい値として用いた。
【００５１】
さらに、ステップＳ１５で１００個平均値Ｍｍを算出した後、ステップＳ１６において、基準値Ｂａを算出する。この基準値Ｂａは、１００個平均値Ｍｍに所定のバイアス値Ｖｉ（本実施形態ではＶｉ＝０．１６Ｖ）を加えて求める。即ち基準値Ｂａ＝Ｍｍ＋Ｖｉによって算出する。
【００５２】
次いで、ステップＳ１７では、マイクロコンピュータ１５の出力端子１５Ｂから出力しているフラップ開閉信号Ｓｆが、フラップ閉信号を出力している状態であるかどうかを確認する。ここで、Ｎｏ、即ちフラップ開信号が出力されており、フラップ２４が開いて、図１に破線で示すように、外気が外気取り入れ用ダクト２３から取り入れられている場合には、ステップＳ１８に進み、フラップ２４を閉じる必要があるかどうかを判断する。
なお、ステップＳ１７でＹｅｓ、即ち、フラップ閉信号が出力されている場合には、フラップ２４を開くかどうかを判断するためステップＳ２０に進む。
【００５３】
ステップＳ１８では、具体的には、基準値Ｂａを基準として、５０個移動平均値Ｍｄがこれ以上であるか否かを判断する。つまり、Ｍｄ≧Ｂａであるかどうかを判断する。
ここで、Ｙｅｓ、即ち５０個移動平均値Ｍｄが基準値Ｂａ以上である場合には、センサ出力値Ｄｓが上昇傾向、つまり外気における酸化ガスの濃度が上昇傾向にあると判断する。そこで、ステップＳ１９において、出力端子１５Ｂから出力しているフラップ開閉信号Ｓｆをフラップ閉信号として、フラップ駆動回路１７及びアクチュエータ１８を駆動し、図１に実線で示すように、フラップ２４を閉じて、ダクト２１を内気取り入れ用ダクト２２と連通させ、内気を取り入れ循環させる。その後、再びステップＳ１２に戻り、センサ信号Ｄｓを読み込む、以降の動作を繰り返す。
【００５４】
一方、ステップＳ１８でＮｏ、即ち、５０個移動平均値Ｍｄが基準値Ｂａより小さい場合には、フラップ２４を閉める必要がないので、そのままステップＳ１２に戻る。
【００５５】
また、ステップＳ１７でＹｅｓとされると、ステップＳ２０で、フラップ２４を開く必要があるかどうかを判断する。具体的には、１００個平均値Ｍｍを基準として、５０個移動平均値Ｍｄがこれより小さいか否かを判断する。つまり、Ｍｄ＜Ｍｍであるかどうかを判断する。
ここで、Ｙｅｓ、即ち５０個移動平均値Ｍｄが１００個平均値Ｍｍより小さい場合には、センサ出力値Ｄｓが低下傾向、つまり外気における酸化ガスの濃度が低下傾向にあると判断する。そこで、ステップＳ２１において、出力端子１５Ｂから出力しているフラップ開閉信号Ｓｆをフラップ開信号として、フラップ駆動回路１７及びアクチュエータ１８を駆動し、図１に破線で示すように、フラップ２４を開き、ダクト２１を外気取り入れ用ダクト２３と連通させ、外気を取り入れる。その後、再びステップＳ１２に戻り、以降の動作を繰り返す。
【００５６】
このようにして、センサ出力値Ｄｓに対してＬＰＦ処理として作用する移動平均処理を行って、ゆっくりとした変化を５０個移動平均値Ｍｄとして取り出し、これをしきい値、つまり基準値Ｂａあるいは１００個平均値Ｍｍと比較して、酸化ガスの濃度の変化を検知したので、酸化ガスの濃度がゆっくりと上昇あるいは低下した場合にも、的確にフラップ２４を開閉させて、自動車の自動外気導入制御を行うことができる。
特に、本実施形態では、ＬＰＦ処理として移動平均値を算出したので、５０個分のセンサ出力値Ｄｓの加算及び除算などの簡単な演算処理で済ますことができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、センサ出力値Ｄｓに対してＬＰＦ処理として作用する平均処理を行って、５０個移動平均値Ｍｄよりもさらにゆっくりとした変化を取り出した１００個平均値Ｍｍ、あるいはこれに所定バイアス値Ｖｉを加えた基準値Ｂａをしきい値として用いている。従って、しきい値として固定値を用いた場合と異なり、ガス濃度の極めてゆっくりとした変動や、温度や湿度などの環境変化に伴って生じるガスセンサ素子１１のセンサ抵抗値Ｒｓのドリフトにも追従できるため、しきい値に対して５０個移動平均値Ｍｄが常に大きくなってしまったり、常に小さくなってしまったりする偏りの現象を防止することができる。つまり、いつも適正なしきい値をと比較することができるので、より的確に酸化ガスの濃度の変化を検知して、フラップ２４を開閉させて、自動車の自動外気導入制御を行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態１では、フラップ閉信号を出力させるに際し、５０個移動平均値Ｍｄを、１００個平均値Ｍｍではなく、これに所定バイアス値Ｖｉを加えた基準値Ｂａと比較し、一方、フラップ開信号を出力させるに際しては、５０個移動平均値Ｍｄを１００個平均値Ｍｍと比較した。つまり、フラップ２４を開く基準と閉じる基準と異ならせてヒステリシスを持たせた。このようにすると、センサ出力値が上昇傾向（従って、酸化ガスの濃度も上昇傾向）にある場合には、５０個移動平均値Ｍｄがバイアス値Ｖｉ分だけ大きくなったとき、つまり上昇傾向が多く反映された値になったときに初めてフラップ閉信号を出力させることになる。
このため、５０個移動平均値Ｍｄと１００個平均値Ｍｍとがほぼ同じ値となったときに、５０個移動平均値Ｍｄのわずかな変動で、フラップ開閉信号Ｓｆとして、フラップ閉信号とフラップ開信号が交互に出力されて、フラップ２４がバタつくチャタリング現象を防止することができる。
【００５９】
次いで、本実施形態の自動車の自動外気導入制御システム１０の実測データについて、図３，図４を参照して説明する。図３に示すグラフは、道路上を走行して得た実測データであり、約３００秒程度の期間のトンネル内走行を含んでいる。このグラフには、ガスセンサ素子１１のセンサ電圧をＡ／Ｄ変換したセンサ出力値Ｄｓ、５０個移動平均値Ｍｄ、１００個平均値Ｍｍ及び基準値Ｂａの推移を記載している。また、上記したフローチャート（図２参照）に基づく制御の結果、マイクロコンピュータ１５の出力端子１５Ｂに出力されるフラップ開閉信号Ｓｆの状態（開信号及び閉信号）の状態を、グラフ下方に並記した。
【００６０】
図３に示すグラフから容易に理解できるように、ガスセンサ素子１１のセンサ抵抗Ｒｓの変化をそのまま反映するセンサ出力値Ｄｓは、短時間にその値が上下している。自動車の走行中、風向きなどが刻々と変わる状況の中で、前後左右の自動車の排気ガスを浴びるため、ガスセンサ素子１１に到達する酸化ガスの濃度が短時間で変化するためであると考えられる。またノイズも含まれているものと考えられる。
一方、５０個移動平均値Ｍｄは、センサ出力値Ｄｓの推移と比較すると良く判るように、時間と共に値が変化するが、短時間での変化は除去されて、ゆっくりとしたガス濃度の変動によって生じる緩やかなセンサ出力値Ｄｓの変動だけとなっている。このように、移動平均値算出処理は、デジタル低域通過フィルタ処理の１つであることが判る。
さらに、１００個平均値Ｍｍ及び基準値Ｂａも、センサ出力値Ｄｓの推移と比較すると判るように、時間と共に値が変化するが、短時間での変化は除去されて、ゆっくりとしたガス濃度の変動によって生じる緩やかなセンサ出力値Ｄｓの変動だけとなっている。このように、平均値算出処理も、デジタル低域通過フィルタ処理の１つであることが判る。しかも、前記したように、１００個平均値Ｍｍ及び基準値Ｂａの変化は、５０個移動平均値Ｍｄよりも時間的に遅れて変動していることが判る。従って、同じ時刻において、５０個移動平均値Ｍｄと比較した場合には、１００個平均値Ｍｍ及び基準値Ｂａはガス濃度が上昇あるいは低下する前の状態を反映したものなることが判る。
【００６１】
このようなセンサ出力値Ｄｓ、５０個移動平均値Ｍｄ、１００個平均値Ｍｍ、及び基準値Ｂａの推移をもとに、Ｍｄ≧Ｂａの場合にはフラップ閉信号、Ｍｄ＜Ｍｍの場合にはフラップ開信号を出力するようにフラップ開閉信号Ｓｆを制御すると、図３のグラフ下方に並記したようになる。
【００６２】
この図３に示すグラフから容易に理解できるように、トンネル走行期間中には、フラップ開閉信号Ｓｆがフラップ閉となっているが、それ以外では一部を除きフラップ開となっている。ステップＳ１８で５０個移動平均値Ｍｄを基準値Ｂａと比較したため、バイアス値Ｖｉ（＝０．１６Ｖ）の分だけ５０個移動平均値Ｍｄにセンサ出力値Ｄｓの上昇傾向が反映された後に、つまり上昇傾向が確実に現れた後にフラップ閉とする制御がなされるようになったからである。
【００６３】
ここで、図３に示すグラフのうち、トンネル内走行及びその前後の部分（時間３８００〜４５００秒の部分）について、この部分を拡大して示した図４のグラフを参照して説明する。自動車がトンネルに進入すると、酸化ガスの濃度が徐々に上昇し始める。すると、それに遅れて５０個移動平均値Ｍｄが上昇し始め、さらに遅れて１００個平均値Ｍｍが上昇する。
【００６４】
このような緩やかなガス濃度の上昇は、図３に示すグラフから容易に理解できるように、センサ電圧Ｖｓ（センサ出力値Ｄｓ）だけからでは、他の場合と確実に分離して検知することが難しい。まして、アナログあるいはデジタル微分による信号処理では、センサ電圧Ｖｓの早い変化は検出できるが、緩やかな変化は微分値が小さくなりすぎて、他の場合と分離して検出することがさらに難しくなる。
これに対し、本実施形態の制御システム１０では、図４のグラフに示すように、緩やかな酸化ガスの濃度上昇を検知して、フラップ閉信号を適切に出力していることが判る。
【００６５】
また、自動車がトンネルを抜けた場合には、酸化ガスの濃度が低下し始め、それに遅れて５０個移動平均値Ｍｄが低下し始め、さらに遅れて１００個平均値Ｍｍ及び基準値Ｂａが低下する。
このような緩やかなガス濃度の低下に対しても、本実施形態の制御システム１０では、図４のグラフに示すように、これを検知して、フラップ開信号を適切に出力していることが判る。
以上からも判るように、本実施形態の自動外気導入制御システム１０は、自動車をトンネルや地下駐車場などに進入させた場合あるいはこれらから出た場合に、適切にフラップ２４を開閉できるものである。
【００６６】
このように、本実施形態の自動外気導入制御システム１０によれば、ガス濃度上昇検出とガス濃度低下検出とが頻繁に入れ替わるバタつき（チャタリング）を抑制することができ、しかも、緩やかな酸化ガスの濃度変化を検知して、適切にフラップ２４の開閉を行わせることができる。
【００６７】
（実施形態２）
次いで、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施形態２の自動外気導入制御システム２０（図１参照）は、実施形態１の自動外気導入制御システム１０と同じガスセンサ素子１１及び回路構成を有しており、同様にフラップ２４を開閉するものである。しかし、実施形態１の制御フローは、酸化ガスの濃度上昇を判断する場合には、５０個移動平均値Ｍｄを基準値Ｂａと比較し、濃度低下を判断する場合には、５０個移動平均値Ｍｄを１００個平均値Ｍｍと比較していた（図２、ステップＳ１８，Ｓ２０参照）。これに対して、本実施形態２の制御フローは、実施形態１の制御フローとほぼ同様であるが、１００個平均値Ｍｍのみを使用し、酸化ガスの濃度上昇及び低下のいずれの場合にも、５０個移動平均値Ｍｄを１００個平均値Ｍｍと比較する点で異なる。
そこで、主として異なる部分について説明し、同様な部分は同じ符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００６８】
上記したように、本実施形態２の自動外気導入制御システム２０（図１参照）は、実施形態１の自動外気導入制御システム１０と同様である。そして、図５に示すように、その制御フローについても、ステップＳ１１〜Ｓ１５は同様である。
しかし、ステップＳ１５において１００個平均値Ｍｍを算出した後、実施形態１におけるステップＳ１６に相当するものが無くしている。
その後、ステップＳ１７で実施形態１と同様に、フラップ閉信号が出力されているか否かを確認する。
ここで、Ｎｏ、即ちフラップ開信号が出力されており、フラップ２４が開いて、図１に破線で示すように、外気が外気取り入れ用ダクト２３から取り入れられている場合には、ステップＳ１８Ａに進み、フラップ２４を閉じる必要があるかどうかを判断する。
【００６９】
ステップＳ１８Ａでは、実施形態１と異なり、１００個平均値Ｍｍを基準として、５０個移動平均値Ｍｄがこれ以上であるか否かを判断する。つまり、Ｍｄ≧Ｍｍであるかどうかを判断する。
ここで、Ｙｅｓ、即ち５０個移動平均値Ｍｄが１００個平均値Ｍｍ以上である場合には、センサ出力値Ｄｓが上昇傾向、つまり外気におけるＮＯｘ等の酸化ガスの濃度が上昇傾向にあると判断する。そこで、実施形態１と同様に、ステップＳ１９において、出力端子１５Ｂから出力しているフラップ開閉信号Ｓｆをフラップ閉信号として、フラップ駆動回路１７及びアクチュエータ１８を駆動し、図１に実線で示すように、フラップ２４を閉じて、ダクト２１を内気取り入れ用ダクト２２と連通させ、内気を取り入れ循環させる。その後、再びステップＳ１２に戻り、センサ信号Ｄｓを読み込む、以降の動作を繰り返す。
【００７０】
一方、ステップＳ１８ＡでＮｏ、即ち、５０個移動平均値Ｍｄが１００個平均値Ｍｍより小さい場合には、フラップ２４を閉める必要がないので、そのままステップＳ１２に戻る。
【００７１】
また、ステップＳ１７でＹｅｓとされると、実施形態１と同様に、ステップＳ２０で、フラップ２４を開く必要があるかどうか、具体的には、Ｍｄ＜Ｍｍであるかどうかを判断する。
ここで、Ｙｅｓの場合には、センサ出力値Ｄｓが低下傾向、つまり外気中の酸化ガスの濃度が低下傾向にあると判断して、ステップＳ２１で出力端子１５Ｂからフラップ開信号を出力させ、フラップ駆動回路１７及びアクチュエータ１８を駆動してフラップ２４を開き、外気を取り入れる。その後、再びステップＳ１２に戻り、以降の動作を繰り返す。
【００７２】
上記したように、本実施形態２の制御フローでは、フラップ閉信号あるいはフラップ閉信号を出力させるに際し、５０個移動平均値Ｍｄを１００個平均値Ｍｍと比較した。上記したように、ガスの濃度変化に対し、１００個平均値はＭｍは５０個移動平均値Ｍｄよりも遅れて変化する。従って、ガス濃度が上昇傾向にある場合には、１００個平均値Ｍｍはガス濃度が低い状態を表したものとなる。逆に、ガス濃度が低下傾向にある場合には、１００個平均値Ｍｍはガス濃度が高い状態を表したものとなる。従って、この５０個移動平均値Ｍｄを１００個平均値Ｍｍと比較することでも、ガス濃度が上昇傾向にあるのか低下傾向にあるのかを判断することができる。
なお、前記したように、しきい値として１００個平均値Ｍｍだけを使用しているので、実施形態２のものに比較して、処理が容易になる。但し、前記したように、５０個移動平均値Ｍｄと１００個平均値Ｍｍとがほぼ同じ値となったときに、５０個移動平均値Ｍｄのわずかな変動で、フラップ開閉信号Ｓｆが、フラップ閉信号とフラップ開信号が交互に出力されて、フラップ２４がバタつくチャタリング現象を発生しやすい。
【００７３】
（変形形態１）
上記実施形態１，２では、ガスセンサ素子１１と検出抵抗１２とで電源電圧Ｖｃｃを分圧し、その動作点Ｐｄのセンサ電位Ｖｓを出力信号として用いた。
しかし、他の回路構成によってガスセンサ素子１１の出力信号を得ることもできる。例えば、図６に示すガスセンサ素子駆動回路３２を有する制御システム３０を用いることもできる。
ガスセンサ素子駆動回路３２は、ガスセンサ素子１１のセンサ抵抗値Ｒｓに応じて変化する動作点Ｐｄのセンサ電圧Ｖｓ（出力信号）を得るための回路であり、パルス入力端子３２Ａと、出力端子３２Ｂとを有する。
このパルス入力端子３２Ａには、抵抗値Ｒｃの固定抵抗器３５とダイオード３６が直列に接続され、静電容量Ｃで一端３４Ｂが接地されたコンデンサ３４の他端３４Ａと接続している。さらに、ガスセンサ素子１１は、コンデンサ３４と並列に配置され、一端１１Ｂが接地され、他端１１Ａがコンデンサ３４の他端３４Ａと接続している。なお、この接続点が動作点Ｐｄである。出力端子３２Ｂにはこの動作点Ｐｄのセンサ電位Ｖｓが導かれている。また、ダイオード３６は、コンデンサ３４側をカソードとした向きで接続されている。
【００７４】
センサ電位Ｖｓは、Ａ／Ｄ変換回路１４でＡ／Ｄ変換されてマイクロコンピュータ３５で処理して、ガスの濃度変化を検出する。このマイクロコンピュータ３５には、実施形態１，２と同様に、電子制御アセンブリ１６（具体的にはファンアウトラップ駆動回路１７やアクチュエータ１８）が接続されている。
さらに、マイクロコンピュータ３５は、センサ出力値Ｄｓなどに応じて、オープンドレインタイプの制御出力端子３５Ｃからパルス信号Ｓｃを出力する。このパルス信号Ｓｃによってガスセンサ素子駆動回路３２が駆動される。このパルス信号Ｓｃは、図６下方の円内に示すように、０Ｖと＋５Ｖとの２つの電位が交互に現れる周波数ｆｐのパルス信号であり、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。
【００７５】
このガスセンサ素子駆動回路３２の入力端子３２Ａに印加されるパルス信号Ｓｃがハイレベルになると、固定抵抗器３５とダイオード３６を通じてコンデンサ３４に、時定数τ１＝Ｃ・Ｒｃ・Ｒｓ／（Ｒｃ＋Ｒｓ）で充電される。
一方、パルス信号Ｓｃがローレベルになると、コンデンサ３４の電荷はガスセンサ素子１１を通じて、時定数τ２＝ＣＲｓで放電される。
パルス信号Ｓｃを繰り返し入力すると、充電と放電とが均衡した定常状態となり、図６上方の円内に示すように、センサ電圧Ｖｓは、若干のリップルＶｒを有するものの、ほぼ一定値となる。このセンサ電圧Ｖｓは、センサ抵抗値Ｒｓに応じて変化するから、センサ電圧ＶｓをＡ／Ｄ変換して、実施形態１，２と同様に処理することで、ガス濃度の変化を検出することができる。
【００７６】
しかも、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴに応じて、コンデンサ３４の充電電圧を変化させることができる。
実施形態１，２で示した、ガスセンサ素子１１と検出抵抗１２とで電源電圧Ｖｃｃを分圧してセンサ電圧Ｖｓを得る回路（図１参照）では、温度や湿度などの環境によって、センサ抵抗値Ｒｓが大きく変動した場合に、センサ電圧Ｖｓが電源電位Ｖｃｃ近くあるいは接地電位近くに偏ってしまうことがある。すると、ガス濃度変化によってセンサ抵抗値Ｒｓがさらに変化しても、それによるセンサ電圧Ｖｓの変化が小さくなり、ガス濃度変化を正確に検出することができなくなることがある。
これに対して、本変形形態にかかるガスセンサ素子駆動回路３２を含む制御システム３０では、このような場合でも、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴ適宜選択することで、センサ電圧Ｖｓを、例えば、１〜３．５Ｖなどの所望の範囲に保ち、その電圧範囲内でガス濃度の変化によるセンサ電圧Ｖｓの変動を精度良く計測できる利点がある。
【００７７】
（変形形態２）
次いで、第２の変形形態について図７を参照して説明する。変形形態１のガスセンサ素子駆動回路３２では、コンデンサ３４とガスセンサ素子１１とを並列に接続して、ガスセンサ素子１１を介して放電した。これに対し、本実施形態の制御システム４０のガスセンサ素子駆動回路４２では、コンデンサ４４に蓄積した電荷を、ガスセンサ素子１１と第２ダイオード４５を介して接地電位（０Ｖ）となった制御出力端子３５Ｃに戻して放電させる点で異なる。従って、異なる部分を中心に説明する。
【００７８】
本変形形態２のガスセンサ素子駆動回路４２では、パルス入力端子４２Ａと一端４４Ｂが接地されたコンデンサ４４の他端４４Ａとの間に、固定抵抗器４６とコンデンサ４４側をカソードとした第１ダイオード４７とが直列に接続されたＲＤ直列回路４８と、ガスセンサ素子１１とコンデンサ４４側をアノードとした第２ダイオード４５が直列に接続されたＳＤ直列回路４９とが、並列に接続されている。なお、コンデンサの他端４４Ａが動作点Ｐｄであり、出力端子４２Ｂにはこの動作点Ｐｄのセンサ電位Ｖｓが導かれている。
【００７９】
マイクロコンピュータ３５の制御出力端子３５Ｃから出力されたパルス信号Ｓｃがハイレベルとなると、ＲＤ直列回路４８を通じて、時定数τ１＝ＣＲｃでコンデンサ４４に充電される。また、パルス信号Ｓｃがローレベルとなると、ＳＤ直列回路４９を通じて、時定数τ２＝ＣＲｓでコンデンサ４４に蓄えられた電荷が放電される。
パルス信号Ｓｃを繰り返し入力すると、上記変形形態１と同様に、センサ電圧Ｖｓはほぼ一定値となる。このセンサ電圧Ｖｓは、センサ抵抗値Ｒｓに応じて変化するから、センサ電圧ＶｓをＡ／Ｄ変換して、実施形態１，２と同様に処理することで、ガス濃度の変化を検出することができる。
【００８０】
しかも、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴに応じてコンデンサ４４の充電電圧を変化させることができる。このため、上記変形形態１と同じく、温度や湿度などの環境によって、センサ抵抗値Ｒｓが大きく変動した場合に、センサ電圧Ｖｓが電源電位Ｖｃｃ近くあるいは接地電位近くに偏ってしまっても、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴ適宜選択することで、センサ電圧Ｖｓを、例えば、１〜３．５Ｖなどの所望の範囲に保ち、その電圧範囲内でガス濃度の変化によるセンサ電圧Ｖｓの変動を確実に計測できる。
【００８１】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態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、上記実施形態１、２では、１００個平均値Ｍｍを算出したが、これに代えて１００個のセンサ出力値Ｄｓから算出した１００個移動平均値を用い、あるいはさらにこの１００個移動平均値及びこれにバイアス値Ｖｉを加えた基準値を用いてガス濃度の上昇や低下を検知するようにしても良い。
【００８２】
さらに、上記実施形態１，２では、デジタル低域通過フィルタ処理として、移動平均値あるいは平均値を算出したが、各センサ出力値に適切な係数を掛けるなどして、所望の特性としたデジタル低域通過フィルタ処理によっても良いことは明らかである。
また、上記実施形態１，２及び変形形態１，２のいずれにおいても、ＮＯｘなどの酸化ガスに対して感度を有するタイプのガスセンサ素子１１を用いたが、その他、例えばＣＯ，ＨＣなどの還元ガスに対して感度を有するガスセンサ素子を用いることもできる。
また、上記実施形態１，２及び変形形態１，２のいずれにおいても、センサ抵抗値Ｒｓの上昇により、センサ電圧Ｖｓ（従って、センサ出力値Ｄｓ）が上昇するタイプの回路構成を用いたが、この逆にセンサ抵抗値Ｒｓが上昇すると、センサ電圧Ｖｓが低下する構成としても良い。
【００８３】
なお、実施形態１においては、基準値Ｂａとして１００個平均値Ｍｍにバイアス値Ｖｉを加えたものを用い（Ｂａ＝Ｍｍ＋Ｖｉ）て、基準値Ｂａを１００個平均値Ｍｍに対してかさ上げした。これに対し、ガスセンサ素子や駆動回路の構成によって、特定ガスの濃度が上昇すると、センサ電圧Ｖｓ（及びセンサ出力値Ｄｓ）が低下する場合には、１００個平均値Ｍｍから所定のバイアス値Ｖｉを差し引くかさ下げを行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１にかかるガスセンサ駆動回路及びガスセンサ素子を用いた制御システムの構成を示す回路図及びブロック図である。
【図２】図１に示す制御システムにおける制御の内容を示すフローチャートである。
【図３】実施形態１にかかる制御システムのＮＯｘガス実測データ、５０個移動平均値、１００個平均値、基準値、及びフラップ開閉信号の状態を示すグラフである。
【図４】図３に示すグラフのうち、トンネル進入前後の部分を拡大して示すグラフである。
【図５】実施形態２にかかる制御システムにおける制御の内容を示すフローチャートである。
【図６】他のガスセンサ駆動回路及びガスセンサ素子を用いた制御システムの構成を示す回路図及びブロック図である。
【図７】他のガスセンサ駆動回路及びガスセンサ素子を用いた制御システムの構成を示す回路図及びブロック図である。
【符号の説明】
１０，２０  自動外気導入制御システム（制御システム）
１１  ガスセンサ素子
１２  検出抵抗器
１４  Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ変換手段）
１５  マイクロコンピュータ
１６  電子制御アセンブリ
１７  フラップ駆動回路
１８  アクチュエータ
２４  フラップ
【図１】
0004317640.tif 000002
【図２】
0004317640.tif 000003
【図３】
0004317640.tif 000004
【図４】
0004317640.tif 000005
【図５】
0004317640.tif 000006
【図６】
0004317640.tif 000007
【図７】
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