JPH095273A - Method for measuring exhaust gas of internal combustion engine - Google Patents

Method for measuring exhaust gas of internal combustion engine

Info

Publication number
JPH095273A
JPH095273A JP17666895A JP17666895A JPH095273A JP H095273 A JPH095273 A JP H095273A JP 17666895 A JP17666895 A JP 17666895A JP 17666895 A JP17666895 A JP 17666895A JP H095273 A JPH095273 A JP H095273A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
oxide semiconductor
metal oxide
exhaust gas
resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17666895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chikaaya Abe
親礼 安部
Mineji Nasu
峰次 那須
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP17666895A priority Critical patent/JPH095273A/en
Publication of JPH095273A publication Critical patent/JPH095273A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To provide a method for measuring exhaust gas preventing the production of deterioration due to migration of a metal oxide semiconductor in high temperature gas of a gas sensor for measuring the exhaust gas of an internal combustion engine. CONSTITUTION: A gas sensor 46 is constituted by a heater 75 and a metal oxide semiconductor 70, and constant voltage is supplied and heated by a constant voltage circuit 622a to the heater 75. A resistor 72 is connected to the metal oxide semiconductor 70 in series, and constitutes a serial circuit 73, to which alternating voltage is applied by a programmable power source 56. The voltage of the connection point 74 between the alternating voltage and the serial circuit 73 is input to digital transformers 571, 572 respectively, compared therewith after it is taken in a controller, and the concentration of a gas component in exhaust gas is calculated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガスセンサの金属酸化
物半導体に通電して内燃機関からの排ガス中のガス成分
濃度、例えば酸素の濃度を検出する排ガス測定方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas measuring method in which a metal oxide semiconductor of a gas sensor is energized to detect a gas component concentration in exhaust gas from an internal combustion engine, for example, oxygen concentration.

【０００２】[0002]

【従来の技術】内燃機関からの排ガス中のガス成分濃度
を検出するガスセンサとして、各構成要素毎に分解して
示した図２９に示すようにセラミック基板４６１の表面
上に一対の電極４６２を印刷などの技術で形成し、更に
その電極上に金属酸化物半導体７０を形成した酸素セン
サがある。このタイプの酸素センサの金属酸化物半導体
は酸化チタン、酸化コバルト、酸化ニッケルなどの遷移
金属元素の酸化物或いは酸化錫などであり、この様な金
属酸化物半導体は、非化学量論的化合物であるため、化
合物中の荷電単体の量は周囲の酸素分圧によって大きく
変動する。従って前記の酸素センサは周囲の酸素分圧変
化によって金属酸化物半導体の抵抗値が増減するのを検
出することで、酸素分圧を測定する。2. Description of the Related Art As a gas sensor for detecting the concentration of gas components in exhaust gas from an internal combustion engine, a pair of electrodes 462 are printed on the surface of a ceramic substrate 461 as shown in FIG. There is an oxygen sensor in which the metal oxide semiconductor 70 is formed on the electrode by a technique such as the above. The metal oxide semiconductor of this type of oxygen sensor is an oxide of a transition metal element such as titanium oxide, cobalt oxide, or nickel oxide, or tin oxide, and such a metal oxide semiconductor is a non-stoichiometric compound. Therefore, the amount of the charged simple substance in the compound greatly varies depending on the ambient oxygen partial pressure. Therefore, the oxygen sensor measures the oxygen partial pressure by detecting that the resistance value of the metal oxide semiconductor increases or decreases due to changes in the ambient oxygen partial pressure.

【０００３】通常、この金属酸化物半導体には反応を促
進するために白金などの触媒が担持されている。一方電
極４６２の上には高温の排ガスから電極４６２を保護す
る為にセラミック基板４６５が積層され、また金属酸化
物半導体７０の上にも保護用の多孔質のセラミックコー
ト４６４が施される。Usually, a catalyst such as platinum is carried on the metal oxide semiconductor in order to accelerate the reaction. On the other hand, a ceramic substrate 465 is laminated on the electrode 462 to protect the electrode 462 from high temperature exhaust gas, and a protective porous ceramic coat 464 is also applied on the metal oxide semiconductor 70.

【０００４】また、酸素センサとしては金属酸化物半導
体７０はある程度以上温度を上げる事が必要であり、ま
た温度によって抵抗値が変動するので、酸素分圧を正確
に安定的に検出するために金属酸化物半導体７０の温度
は安定化する必要がある。その為に金属酸化物半導体７
０を担持するセラミック基板４６１は、例えば未焼成の
状態において他の未焼成のセラミック基板４６６上に白
金などの金属粉末ペーストを好ましくは蛇行形状に印刷
したヒータ７５を積層圧着した後同時に焼成して作られ
ており、ヒータ７５を金属酸化物半導体７０を担持した
セラミック基板４６１に積層状に密着させて金属酸化物
半導体７０の温度が高温で安定するように工夫してい
る。Further, as the oxygen sensor, the metal oxide semiconductor 70 needs to be raised in temperature to a certain degree or more, and the resistance value changes depending on the temperature. Therefore, in order to detect the oxygen partial pressure accurately and stably, The temperature of the oxide semiconductor 70 needs to be stabilized. Therefore, the metal oxide semiconductor 7
The ceramic substrate 461 carrying 0 is, for example, fired at the same time after laminating and pressing a heater 75 in which a metal powder paste such as platinum is preferably printed in a meandering shape on another unfired ceramic substrate 466 in an unfired state. The heater 75 is made in close contact with the ceramic substrate 461 supporting the metal oxide semiconductor 70 in a laminated manner so that the temperature of the metal oxide semiconductor 70 is stable at a high temperature.

【０００５】前記の構成の酸素センサを用いて排ガス中
の酸素分圧を検出する従来の排ガス測定は図３０に示す
構成を成す。金属酸化物半導体７０の一方の端子と既知
の抵抗値を持つ抵抗体７２の一方の端子を接続し直列回
路７３をなし直列回路７３に直流電源６２２ｂから一定
の電圧を印加し金属酸化物半導体７０と抵抗体７２の接
続点７４の電圧をアナログデジタル変換器５７を介して
検出する。ヒータ７５には直流電源６２２ｂとは別に直
流電源６２２ａが接続される。酸素分圧が高いときは金
属酸化物半導体７０は抵抗体７２に比べて抵抗値が非常
に大きいため、接続点７４の電圧は小さくなり、一方酸
素分圧が低い場合は金属酸化物半導体７０は抵抗体７２
に比べて非常に小さいので、接続点７４の電圧は、直流
電源６２２ｂの印加電圧に近い値となる。A conventional exhaust gas measurement in which the oxygen sensor having the above structure is used to detect the oxygen partial pressure in the exhaust gas has a structure shown in FIG. The metal oxide semiconductor 70 is connected to one terminal of a resistor 72 having a known resistance value to form a series circuit 73, and a constant voltage is applied to the series circuit 73 from a DC power source 622b. The voltage at the connection point 74 between the resistor 72 and the resistor 72 is detected via the analog-digital converter 57. A DC power supply 622a is connected to the heater 75 separately from the DC power supply 622b. When the oxygen partial pressure is high, the resistance value of the metal oxide semiconductor 70 is much larger than that of the resistor 72, so that the voltage at the connection point 74 is small, while when the oxygen partial pressure is low, the metal oxide semiconductor 70 is Resistor 72
The voltage at the connection point 74 becomes a value close to the applied voltage of the DC power source 622b because it is much smaller than

【０００６】ところで、内燃機関の排ガス中の酸素分圧
を検出するにおいて、最も重要な情報は燃料と酸素の当
量比（以下λと呼称）が１より大きいか小さいかであ
る。抵抗体７２は、λ＝１（以下ストイキと呼称）の排
ガス中に金属酸化物半導体７０が晒されたときの抵抗値
であるように設定する。従ってλ＞１の時（以下リーン
と呼称）は接続点７４における電圧は小さく、λ＜１の
時（以下リッチと呼称）は大きくなる。By the way, in detecting the oxygen partial pressure in the exhaust gas of an internal combustion engine, the most important information is whether the equivalence ratio of fuel and oxygen (hereinafter referred to as λ) is larger or smaller than 1. The resistor 72 is set to have a resistance value when the metal oxide semiconductor 70 is exposed to the exhaust gas of λ = 1 (hereinafter referred to as stoichiometry). Therefore, when λ> 1 (hereinafter referred to as lean), the voltage at the connection point 74 is small, and when λ <1 (hereinafter referred to as rich), the voltage is large.

【０００７】図３１に示される測定アルゴリズムに従っ
て排ガス中の酸素分圧を測定する。測定は必要とされる
任意のタイミングで開始され、まず接続点７４の電圧Ｖ
ｃをアナログデジタル変換器５７などの信号読み取り手
段により読み取り、電圧Ｖｃと制御装置のメモリー中の
判定値Ｖｊと比較する。抵抗体７２の抵抗値を適切に選
ぶことにより、Ｖｊを直流電源６２２ｂの出力電圧の１
／２とすれば上述の原理によってリーンかリッチかの空
燃比判定Ｆａを得る。該制御装置は空燃比判定Ｆａより
空燃比変更手段を駆動して出来る限りストイキになるよ
うに制御する。空燃比判定Ｆａは１のときリーンであ
り、０のときリッチである。The oxygen partial pressure in the exhaust gas is measured according to the measurement algorithm shown in FIG. The measurement is started at any required timing, and first, the voltage V at the connection point 74 is
c is read by a signal reading means such as the analog-digital converter 57, and the voltage Vc is compared with the judgment value Vj in the memory of the controller. By appropriately selecting the resistance value of the resistor 72, Vj is set to 1 of the output voltage of the DC power source 622b.
If it is / 2, the lean or rich air-fuel ratio determination Fa is obtained according to the above-described principle. The control device drives the air-fuel ratio changing means based on the air-fuel ratio determination Fa and controls so as to be as stoichiometric as possible. When the air-fuel ratio determination Fa is 1, it is lean, and when it is 0, it is rich.

【０００８】従来、排ガス測定に使用される前記金属酸
化物半導体を備えた酸素センサは比較的排ガス温度が低
い部位に装着されることが多かったが、近年の排ガス規
制の強化に伴いエンジン始動時の排ガス中に含まれる有
害成分の排出をも抑制する為、該酸素センサの始動時間
を早くすることが望まれ、その為に、排気管の燃焼室に
近い部位に該酸素センサを装着する必要が生じてきてい
る。従ってエンジンが暖機された状態で例えば全開走行
などをすると該酸素センサの回りの温度は９００度以上
に達することがあり、そのような高温にも耐えられる酸
素センサの開発が進められている。Conventionally, the oxygen sensor provided with the above-mentioned metal oxide semiconductor used for measuring exhaust gas was often attached to a portion where the exhaust gas temperature is relatively low. It is desirable to shorten the starting time of the oxygen sensor in order to suppress the emission of harmful components contained in the exhaust gas of the exhaust gas. Therefore, it is necessary to mount the oxygen sensor at a position near the combustion chamber of the exhaust pipe. Is happening. Therefore, when the engine is warmed up, for example, when the vehicle runs at full throttle, the temperature around the oxygen sensor may reach 900 degrees or more, and development of an oxygen sensor that can withstand such a high temperature is underway.

【０００９】ところで、前記金属酸化物半導体はこの様
な高温において長時間使用されるとその組成が変化し、
抵抗値特性が変化する事が知られている（特開平１−１
５５２５８号公報）。その原因は排ガス中の不純物や素
子の中への電極成分の拡散によるものと考えられてい
た。しかし、そのような高温において長時間の連続使用
をすると金属酸化物半導体成分のマイグレーションによ
る劣化を生じ、その結果抵抗値特性が変化する事が我々
の研究によって明らかとなった。By the way, the composition of the metal oxide semiconductor changes when it is used for a long time at such a high temperature.
It is known that the resistance characteristic changes.
55258). It was thought that the cause was impurities in the exhaust gas and diffusion of electrode components into the device. However, it has been clarified by our research that continuous use at such a high temperature for a long time causes deterioration due to migration of a metal oxide semiconductor component, and as a result, resistance value characteristics change.

【００１０】図３２に劣化の原理を示す。前記酸素セン
サは例えば自動車の排ガス測定に用いられた場合、金属
酸化物半導体７０と抵抗体７２によって構成される直列
回路には直流電源６２２ｂにより常時一定方向に電圧が
印加されており、従って、常時一定方向に電流が流れて
いる。この時金属酸化物半導体７０の温度が９００℃を
越えると、金属酸化物半導体７０を構成する成分、例え
ば酸化チタンの分子のように温度によってイオン化して
チタンの四価の陽イオンと酸素の二価の陰イオンに分解
するものが出てくる。これらのイオンは直流電流によっ
て、それぞれ陽イオンは外部からマイナス電圧の印加さ
れている電極方向に移動し、陰イオンは外部からプラス
電圧の印加されてる電極方向に移動する。FIG. 32 shows the principle of deterioration. When the oxygen sensor is used for measuring exhaust gas of an automobile, for example, a voltage is constantly applied in a fixed direction by a DC power source 622b to a series circuit composed of a metal oxide semiconductor 70 and a resistor 72, and therefore, is always applied. Current is flowing in a certain direction. At this time, if the temperature of the metal oxide semiconductor 70 exceeds 900 ° C., a component constituting the metal oxide semiconductor 70, for example, a molecule of titanium oxide, is ionized by the temperature and is converted into a tetravalent cation of titanium and oxygen. Some will decompose into valent anions. Due to the direct current, the positive ions move from the outside toward the electrode to which the negative voltage is applied, and the anions move toward the electrode from the outside where the positive voltage is applied.

【００１１】このため、マイナス電極３３３においては
金属、例えばチタンの陽イオンがマイナス電極３３３か
ら四個の電子をもらい測定ガス中の酸素分子と再結合し
て再び金属酸化物半導体の成分、例えば酸化チタンとし
て析出する事になる。 このため、該酸化チタンの粒子
が粒成長を起こし、本来多孔質体であった金属酸化物半
導体７０の通気孔が塞がり緻密な構造に変化することに
より、それまで金属酸化物半導体７０内部まで自由に浸
透していた測定ガスが浸透し難くなることで、結果とし
て金属酸化物半導体７０の応答性が劣化するという不具
合が生じる。一方、プラス電極３３４においても酸素の
陰イオンがプラス電極３３４に４個の電子を渡して酸素
分子となり空中に離散するので金属酸化物半導体７０と
プラス電極３３４の間で金属酸化物半導体７０の成分、
例えば酸化チタンが無くなり、隙間が生じることにより
両者の接触が損なわれ金属酸化物半導体７０のみかけの
抵抗値が増大するという不具合が生じる。Therefore, in the minus electrode 333, a cation of a metal, for example, titanium, receives four electrons from the minus electrode 333 and recombines with oxygen molecules in the measurement gas, and again a component of the metal oxide semiconductor, for example, oxidation. It will be deposited as titanium. For this reason, the particles of the titanium oxide cause grain growth, and the air holes of the metal oxide semiconductor 70, which was originally a porous body, are closed and the structure is changed to a dense structure, so that the inside of the metal oxide semiconductor 70 is freed. It becomes difficult for the measurement gas that has permeated the substrate to permeate, and as a result, the responsiveness of the metal oxide semiconductor 70 deteriorates. On the other hand, also in the plus electrode 334, oxygen anions pass four electrons to the plus electrode 334 and become oxygen molecules and are dispersed in the air, so that the components of the metal oxide semiconductor 70 between the metal oxide semiconductor 70 and the plus electrode 334. ,
For example, when titanium oxide disappears and a gap is formed, the contact between the two is impaired and the apparent resistance value of the metal oxide semiconductor 70 increases.

【００１２】前記の不具合に対して、従来の技術におい
ては前記金属酸化物半導体に印加する電圧を周期的に反
転させる事で、抵抗値特性が経時変化することを防止し
ている（特開平１−１５５２５８号公報）。しかし従来
の技術においては、接続点の電圧を検出するアナログデ
ジタル変換器には負電圧を検出できるものを用いなけれ
ばならず、また周期的に印加電圧を反転させるため２つ
の電源が必要となるなど、構造が複雑であるばかりでな
く、測定アルゴリズムも複雑であり、制御装置にも大き
な負担が生じていた。In order to solve the above-mentioned problems, in the prior art, the voltage applied to the metal oxide semiconductor is periodically inverted to prevent the resistance value characteristic from changing with time (Japanese Patent Laid-Open No. 1-58242). No. 155258). However, in the conventional technology, an analog-digital converter that detects the voltage at the connection point must be one that can detect a negative voltage, and two power supplies are required to periodically invert the applied voltage. As described above, not only is the structure complicated, but the measurement algorithm is also complicated, and a great burden is imposed on the control device.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明におい
ては、測定ガスによる前記金属酸化物半導体の抵抗値変
化を検出する場合、特に高温に晒される機会が多い使用
条件、即ち活性度の高い使用条件で長時間使用した場合
において、マイグレーションに起因する該金属酸化物半
導体の粒成長や空疎化現象が発生することが無く従って
前記条件下の長時間の使用でも酸素センサの特性が劣化
することがなく、しかも構造が簡単で有利な排ガス測定
方法を提供することを課題とする。Therefore, in the present invention, when detecting a change in the resistance value of the metal oxide semiconductor due to the measurement gas, the use condition under which there is a lot of exposure to a high temperature, that is, the use with a high activity is used. When used for a long time under the conditions, there is no occurrence of grain growth or voiding phenomenon of the metal oxide semiconductor due to migration, and therefore the characteristics of the oxygen sensor may deteriorate even after long-term use under the above conditions. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas measuring method that is advantageous and has a simple structure.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する為の
第１の手段は、酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金属
酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置され
たヒータを備えたガスセンサにおいて、該金属酸化物半
導体に交流電圧を印加して該金属酸化物半導体の抵抗値
を測定することにより、排ガス中のガス成分濃度を測定
することを特徴とする排ガス測定方法である。[Means for Solving the Problems] A first means for solving the above problems is a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration, and a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor. In a gas sensor provided with, by measuring the resistance value of the metal oxide semiconductor by applying an AC voltage to the metal oxide semiconductor, the exhaust gas measuring method characterized by measuring the gas component concentration in the exhaust gas. is there.

【００１５】交流電圧としては正弦波の交流電圧が望ま
しく、更に望ましくはその電圧波形をフーリエ展開した
ときの０．０００１Ｈｚ以下の低周波成分の絶対値の２
乗の合計が全体の成分の絶対値の２乗の合計に対して３
０％以下である様な波形の電圧とすることを特徴とする
排ガス測定方法である。As the AC voltage, a sine wave AC voltage is desirable, and more desirably, the absolute value of the low frequency component of 0.0001 Hz or less when the voltage waveform is Fourier expanded is 2
The sum of the squares is 3 with respect to the sum of the squares of the absolute values of all components.
The exhaust gas measuring method is characterized in that the voltage has a waveform such that it is 0% or less.

【００１６】前記第１の手段においては、金属酸化物半
導体に抵抗体を接続し、前記交流電圧が所定の位相角で
あることを検出し、該所定の位相角において該金属酸化
物半導体と該抵抗体の接続点の電圧を検出し、該接続点
の電圧と所定の判定値を比較して、排ガス中のガス成分
濃度を測定することを特徴とする排ガス測定方法であ
る。In the first means, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor, the AC voltage is detected to have a predetermined phase angle, and the metal oxide semiconductor and the metal oxide semiconductor are detected at the predetermined phase angle. The exhaust gas measuring method is characterized in that the voltage at the connection point of the resistor is detected, and the voltage at the connection point is compared with a predetermined judgment value to measure the gas component concentration in the exhaust gas.

【００１７】前記抵抗体は、ストイキにおいて前記金属
酸化物半導体が呈する抵抗値とほぼ等しい抵抗値を有す
ることが好ましい。該金属酸化物半導体はリッチにおい
て低い抵抗値を示し、逆にリーンにおいては高い抵抗値
を示すので、ストイキにおける該金属酸化物半導体の抵
抗値にほぼ等しい抵抗体を接続することによって該接続
点における電圧変動はストイキにおいてもっとも高い検
出精度を示すからである。また該金属酸化物半導体と該
抵抗体の直列回路に印加する交流電圧の振幅は内燃機関
を制御する制御装置のアナログデジタル変換回路の入力
可能上下限値に対してそれ以内であることが好ましく、
更に５Ｖ以内が好ましい。前記接続点の電圧を検出する
タイミングである所定の位相角は前記交流電圧が正の最
大値を取る位相角、即ち該交流電圧が正弦波であると仮
定したときの９０度位相における検出が更に好ましい。
また検出は制御装置のアナログデジタル変換入力を使用
するのが容易であり、測定は制御装置のプログラムソフ
トで行うことが好ましい。It is preferable that the resistor has a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor in stoichiometry. Since the metal oxide semiconductor exhibits a low resistance value in rich and, conversely, a high resistance value in lean, by connecting a resistor substantially equal to the resistance value of the metal oxide semiconductor in stoichiometry, the connection point at the connection point is increased. This is because the voltage fluctuation shows the highest detection accuracy in stoichiometry. Further, the amplitude of the AC voltage applied to the series circuit of the metal oxide semiconductor and the resistor is preferably within the upper and lower limit values of the analog-digital conversion circuit of the control device for controlling the internal combustion engine,
Further, it is preferably within 5V. The predetermined phase angle, which is the timing for detecting the voltage at the connection point, is a phase angle at which the AC voltage has a positive maximum value, that is, detection at a 90-degree phase when the AC voltage is assumed to be a sine wave is further detected. preferable.
Further, it is easy to use the analog-digital conversion input of the control device for the detection, and the measurement is preferably performed by the program software of the control device.

【００１８】前記第１の手段においては、交流電圧の周
波数が１０Ｈｚ以上であることが望ましい。ガスセンサ
の応答遅れは０．１秒程度であるから検出時間間隔は最
長でも０．１秒以下とするのが望ましい。In the first means, it is desirable that the frequency of the alternating voltage is 10 Hz or higher. Since the response delay of the gas sensor is about 0.1 seconds, it is desirable to set the detection time interval to 0.1 seconds or less at the longest.

【００１９】前記課題を解決する為の第２の手段は、酸
素濃度に応じて抵抗値が変化する金属酸化物半導体と、
該金属酸化物半導体の近傍に配置されたヒータを備えた
ガスセンサにおいて、該金属酸化物半導体に交流電圧を
印加し、該金属酸化物半導体に抵抗体を接続し、該金属
酸化物半導体と該抵抗体の直列回路の両端の電圧に比例
する電圧を検出して第１の電圧とし、該金属酸化物半導
体と該抵抗体の接続点における電圧を検出して第２の電
圧とし、該第１の電圧から２つの判定値を算出し、該第
２の電圧と該判定値を比較して、排ガス中のガス成分濃
度を測定することを特徴とする排ガス測定方法である。A second means for solving the above-mentioned problems is a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration,
In a gas sensor provided with a heater arranged near the metal oxide semiconductor, an alternating voltage is applied to the metal oxide semiconductor, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor, and the metal oxide semiconductor and the resistor are connected. A voltage proportional to the voltage across the series circuit of the body is detected as the first voltage, and the voltage at the connection point of the metal oxide semiconductor and the resistor is detected as the second voltage, and the first voltage is detected. The exhaust gas measuring method is characterized in that two judgment values are calculated from the voltage, and the second voltage and the judgment value are compared to measure the gas component concentration in the exhaust gas.

【００２０】前記第１の電圧及び前記第２の電圧は制御
装置などのアナログデジタル変換器を用いて検出しても
良いが、コンパレータ等の入力端子を用い検出すること
も可能であり、その場合は比較は該コンパレータによっ
て行う。また該第１の電圧及び該第２の電圧を該アナロ
グデジタル変換器を用い検出した場合は該第２の電圧と
該判定値との比較は該制御装置のプログラムで行う。Although the first voltage and the second voltage may be detected by using an analog-digital converter such as a control device, they may be detected by using an input terminal such as a comparator, in which case Is compared by the comparator. When the first voltage and the second voltage are detected by the analog-digital converter, the second voltage and the determination value are compared by a program of the control device.

【００２１】前記課題を解決する為の第３の手段は、酸
素濃度に応じて抵抗値が変化する金属酸化物半導体と、
該金属酸化物半導体の近傍に配置されたヒータを備えた
ガスセンサにおいて、該金属酸化物半導体に抵抗体を接
続し、該金属酸化物半導体に電圧の印加方向を定期的に
切り替える様に電圧を印加し、該金属酸化物半導体と抵
抗体の接続点の電圧を検出し、該接続点の電圧を２つの
所定の判定値と比較して、排ガス中のガス成分濃度を測
定することを特徴とする排ガス測定方法である。A third means for solving the above-mentioned problems is a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration,
In a gas sensor provided with a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor, and a voltage is applied to the metal oxide semiconductor so that a voltage application direction is periodically switched. Then, the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor is detected, and the voltage at the connection point is compared with two predetermined determination values to measure the gas component concentration in the exhaust gas. Exhaust gas measurement method.

【００２２】前記抵抗体は、ストイキにおいて前記金属
酸化物半導体が呈する抵抗値とほぼ等しい抵抗値である
ものが好ましい。前記電圧は直流電源の出力をリレーな
どの機械式接点やアナログスイッチなどの電気的接点を
用いて切り替えて印加することが出来る。また直流電源
の代わりにプログラム電源や単安定マルチバイブレータ
やデジタル入出力端子を用いてもよい。該金属酸化物半
導体と該抵抗体の直列回路に印加する電圧の大きさは該
金属酸化物半導体と該抵抗体との接続点における電圧値
が制御装置のアナログデジタル変換器に入力可能な範囲
に有る様に設定されるのが好ましく、アナログデジタル
変換器の参照基準電圧に等しければより好ましい。また
印加方向の時間配分は均等にすることが好ましく、その
比が０．９〜１．１の範囲にあることが望ましい。The resistor preferably has a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor in stoichiometry. The voltage can be applied by switching the output of the DC power supply using a mechanical contact such as a relay or an electrical contact such as an analog switch. A program power supply, a monostable multivibrator, or a digital input / output terminal may be used instead of the DC power supply. The magnitude of the voltage applied to the series circuit of the metal oxide semiconductor and the resistor is set such that the voltage value at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor can be input to the analog-digital converter of the control device. It is preferably set to be present, and more preferably equal to the reference reference voltage of the analog-digital converter. The time distribution in the application direction is preferably uniform, and the ratio is preferably in the range of 0.9 to 1.1.

【００２３】前記課題を解決する為の第４の手段は、酸
素濃度に応じて抵抗値が変化する金属酸化物半導体と、
該金属酸化物半導体の近傍に配置されたヒータを備えた
ガスセンサにおいて、該金属酸化物半導体に抵抗体を接
続し、該金属酸化物半導体に電圧の印加方向を定期的に
切り替える様に電圧を印加し、該電圧の印加方向を検出
し、該金属酸化物半導体と該抵抗体の接続点の電圧を検
出し、該印加方向から排ガス中のガス成分濃度を測定す
る為の判定値を１つ設定し、該接続点の電圧と該判定値
とを比較して、排ガス中のガス成分濃度を測定すること
を特徴とする排ガス測定方法である。A fourth means for solving the above-mentioned problems is a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration,
In a gas sensor provided with a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor, and a voltage is applied to the metal oxide semiconductor so that a voltage application direction is periodically switched. Then, the application direction of the voltage is detected, the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor is detected, and one judgment value for measuring the gas component concentration in the exhaust gas from the application direction is set. Then, the voltage at the connection point is compared with the determination value to measure the concentration of the gas component in the exhaust gas, which is an exhaust gas measuring method.

【００２４】前記電圧としては、プログラム電源或いは
デジタル入出力端子などの制御装置側から制御できる電
源の出力を用いる事で、排ガス測定の構成を簡単にする
事が出来る。前記印加方向は印加方向の切り替えの為の
指令から検出出来るが、プログラム電源或いはデジタル
入出力端子などの制御装置側から制御できる電源の出力
をアナログデジタル変換器などで検出することでも可能
である。また前記接続点の電圧は制御装置のアナログデ
ジタル変換器を用い検出するのが好ましい。前記判定値
の設定及び排ガス中のガス成分濃度の測定は制御装置内
のプログラムによって行う。As the voltage, the output of a power source which can be controlled from the control device side such as a program power source or a digital input / output terminal is used, so that the exhaust gas measurement structure can be simplified. The application direction can be detected from a command for switching the application direction, but it is also possible to detect the output of a power supply that can be controlled from the control device side such as a program power supply or a digital input / output terminal with an analog-digital converter. The voltage at the connection point is preferably detected by using an analog-digital converter of the control device. The setting of the judgment value and the measurement of the gas component concentration in the exhaust gas are performed by a program in the control device.

【００２５】前記課題を解決する為の第５の手段は、酸
素濃度に応じて抵抗値が変化する金属酸化物半導体と、
該金属酸化物半導体の近傍に配置されたヒータを備えた
ガスセンサにおいて、該金属酸化物半導体に抵抗体を接
続し、該金属酸化物半導体に電圧の印加方向を定期的に
切り替える様に電圧を印加し、該電圧の印加方向を検出
し、該金属酸化物半導体と該抵抗体の接続点の電圧を検
出して第１の電圧とし、該金属酸化物半導体と該抵抗体
よりなる直列回路の両端の電圧に比例する電圧を検出し
て第２の電圧とし、該第１の電圧と該第２の電圧を比較
し、排ガス中のガス成分濃度を測定することを特徴とす
る排ガス測定方法である。A fifth means for solving the above-mentioned problems is a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration,
In a gas sensor provided with a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor, and a voltage is applied to the metal oxide semiconductor so that a voltage application direction is periodically switched. Then, the application direction of the voltage is detected, and the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor is detected as the first voltage, and both ends of the series circuit including the metal oxide semiconductor and the resistor are detected. Is detected as a second voltage, the first voltage is compared with the second voltage, and the concentration of the gas component in the exhaust gas is measured. .

【００２６】前記第１の電圧と前記第２の電圧の比較は
コンパレータ等のアナログ集積回路を用いるのが好まし
い。また該コンパレータの出力は制御装置のデジタル入
出力端子で検出することが容易であるが、アナログデジ
タル変換器にて読みとることも可能である。For comparison of the first voltage and the second voltage, it is preferable to use an analog integrated circuit such as a comparator. Further, the output of the comparator can be easily detected by the digital input / output terminal of the control device, but can be read by the analog-digital converter.

【００２７】前記課題を解決する為の第６の手段は、酸
素濃度に応じて抵抗値が変化する金属酸化物半導体と、
該金属酸化物半導体の近傍に配置されたヒータを備えた
ガスセンサにおいて、該金属酸化物半導体に抵抗体を接
続し、該金属酸化物半導体に電圧の印加方向を定期的に
切り替える様に電圧を印加し、該電圧の印加方向を検出
し、該金属酸化物半導体と該抵抗体の接続点の電圧を検
出し、該接続点の電圧と所定の判定値を比較し、排ガス
中のガス成分濃度を測定することを特徴とする排ガス測
定方法である。A sixth means for solving the above-mentioned problems is a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to the oxygen concentration,
In a gas sensor provided with a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor, and a voltage is applied to the metal oxide semiconductor so that a voltage application direction is periodically switched. Then, the application direction of the voltage is detected, the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor is detected, the voltage at the connection point is compared with a predetermined determination value, and the gas component concentration in the exhaust gas is determined. It is an exhaust gas measuring method characterized by measuring.

【００２８】前記接続点の電圧は制御装置のアナログデ
ジタル変換器を用い検出するのが容易であり、その場合
該接続点の電圧と前記判定値の比較は制御装置内のプロ
グラムにて行うとよい。It is easy to detect the voltage at the connection point by using the analog-digital converter of the control device. In that case, the comparison between the voltage at the connection point and the determination value may be performed by a program in the control device. .

【００２９】前記課題を解決する為の第７の手段は、酸
素濃度に応じて抵抗値が変化する金属酸化物半導体と、
該金属酸化物半導体の近傍に配置されたヒータを備えた
ガスセンサにおいて、該金属酸化物半導体の両端に印加
電圧の切換スイッチを設け、該切換スイッチを介して抵
抗体を接続し、該金属酸化物半導体に電圧をその印加方
向を定期的に切り替える様に印加し、該金属酸化物半導
体と該抵抗体の接続点の電圧を検出し、該接続点の電圧
を所定の判定値と比較して、排ガス中のガス成分濃度を
測定することを特徴とする排ガス測定方法である。A seventh means for solving the above-mentioned problems is a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration,
In a gas sensor provided with a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor, a switch for applied voltage is provided at both ends of the metal oxide semiconductor, and a resistor is connected through the switch, the metal oxide A voltage is applied to the semiconductor so as to periodically switch its application direction, the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor is detected, and the voltage at the connection point is compared with a predetermined determination value, The exhaust gas measuring method is characterized in that the concentration of gas components in the exhaust gas is measured.

【００３０】前記印加電圧の切換スイッチを前記金属酸
化物半導体の両端に設けることで、該金属酸化物半導体
の印加電圧の印加方向を変化させても前記抵抗体の印加
電圧の印加方向は変化させない。該抵抗体は、ストイキ
において金属酸化物半導体が呈する抵抗値とほぼ等しい
抵抗値を有することが好ましい。該印加電圧の切換スイ
ッチはリレーなどの機械式接点を用いても良いがアナロ
グスイッチなどの電気的接点を用いた方がスピードが速
く構成が容易である。該切換スイッチの制御は無安定マ
ルチバイブレータ等の出力を用いても良いし、制御装置
のデジタル入出力端子から駆動することも出来る。印加
方向の時間配分は均等にすることが好ましく、その比か
０．９〜１．１の範囲にあることが望ましい。該金属酸
化物半導体と該抵抗体の接続点の電圧の検出に制御装置
のアナログデジタル変換器を用いた場合は該接続点の電
圧と前記判定値の比較及び排ガス中のガス成分濃度の測
定は制御装置内のプログラムにて行うとよい。By providing the applied voltage changeover switches at both ends of the metal oxide semiconductor, the applied direction of the applied voltage of the resistor is not changed even if the applied direction of the applied voltage of the metal oxide semiconductor is changed. . The resistor preferably has a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor in stoichiometry. The applied voltage changeover switch may use a mechanical contact such as a relay, but the use of an electrical contact such as an analog switch is faster and easier to configure. The output of an astable multivibrator or the like may be used to control the changeover switch, or it may be driven from a digital input / output terminal of the control device. The time distribution in the application direction is preferably uniform, and the ratio is preferably in the range of 0.9 to 1.1. When the analog-digital converter of the control device is used to detect the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor, the voltage at the connection point and the determination value are compared and the concentration of the gas component in the exhaust gas is measured. It may be performed by a program in the control device.

【００３１】[0031]

【作用】前記第１の手段においては次の作用をする。即
ち、第１の手段は酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金
属酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置さ
れたヒータを備えたガスセンサにおいて該金属酸化物半
導体の抵抗値から排ガス中のガス成分濃度を測定する排
ガス測定方法において、抵抗値を検出する為に交流電圧
を印加し、該金属酸化物半導体の成分のイオンが移動す
る方向を周期的に反転させることにある。これにより、
第１の手段は９００℃以上に遭遇する使用において発生
するマイグレーションによる劣化に対して、かかる高温
において該金属酸化物半導体の成分のイオンが一定方向
のみに移動することが無く、マイナス極の近傍において
該金属酸化物半導体が緻密化したり、プラス極の近傍に
おいて該金属酸化物半導体に欠損することの進行を防止
する効果を持つ。The above-mentioned first means has the following function. That is, the first means is a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to the oxygen concentration, and a gas sensor equipped with a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor, from the resistance value of the metal oxide semiconductor to the exhaust gas. In the exhaust gas measuring method for measuring the concentration of the gas component therein, an alternating voltage is applied to detect the resistance value, and the direction in which the ions of the component of the metal oxide semiconductor move is periodically reversed. This allows
The first means is that in the vicinity of the negative pole, the ions of the component of the metal oxide semiconductor do not move only in a fixed direction at the high temperature, against the deterioration due to the migration that occurs in use encountered at 900 ° C. or higher. The metal oxide semiconductor has an effect of preventing the metal oxide semiconductor from being densified or being damaged in the vicinity of the positive electrode.

【００３２】前記金属酸化物半導体に交流電圧を印加す
ると、例えば、あるタイミングでマイナス極の近傍にお
ける化学反応が進行しマイナス極の近傍において該金属
酸化物半導体に緻密化を生じたとしても、それとは１８
０°位相の反転するタイミングにおいて該マイナス極は
プラス極となり、１８０°前の位相において緻密化した
量と同量の欠損が該金属酸化物半導体の該プラス極の近
傍において生じるので、緻密化と欠損が打ち消し合う。When an AC voltage is applied to the metal oxide semiconductor, for example, even if a chemical reaction in the vicinity of the negative pole progresses at a certain timing to cause densification of the metal oxide semiconductor in the vicinity of the negative pole, Is 18
At the timing of 0 ° phase inversion, the minus pole becomes a plus pole, and the same amount of defects as the amount of densification at the phase of 180 ° before occurs in the vicinity of the plus pole of the metal oxide semiconductor. The defects cancel each other out.

【００３３】また、前記金属酸化物半導体と前記抵抗体
の直列回路において該金属酸化物半導体の抵抗値は以下
の式によって算出される。 Ｒｓ（ｔ）＝（Ｖｓ（ｔ）−Ｖｃ（ｔ））×Ｒｃ／Ｖｃ（ｔ）・・・（１） 但し Ｒｓ（ｔ）：金属酸化物半導体の抵抗値 Ｖｓ（ｔ）：直列回路の両端の電圧 Ｖｃ（ｔ）：接続点の電圧 Ｒｃ：抵抗体の抵抗値 電圧値Ｖｓが時間的に変動する交流電圧では任意の位相
で該金属酸化物半導体と該抵抗体の接続点の電圧を計算
すると（１）式より下の（２）式が導かれる。 Ｖｃ（ｔ）＝Ｒｃ×Ｖｓ（ｔ）／（Ｒｓ（ｔ）＋Ｒｃ） ・・・（２）In the series circuit of the metal oxide semiconductor and the resistor, the resistance value of the metal oxide semiconductor is calculated by the following formula. Rs (t) = (Vs (t) −Vc (t)) × Rc / Vc (t) (1) where Rs (t): resistance value of metal oxide semiconductor Vs (t): series circuit Voltage at both ends Vc (t): Voltage at connection point Rc: Resistance value of resistor At an alternating voltage whose voltage value Vs fluctuates with time, the voltage at the connection point of the metal oxide semiconductor and the resistor is changed at an arbitrary phase. The calculation leads to the equation (2) below the equation (1). Vc (t) = Rc × Vs (t) / (Rs (t) + Rc) (2)

【００３４】（２）式より、該金属酸化物半導体の抵抗
値Ｒｓ（ｔ）が一定であったとしても該接続点の電圧Ｖ
ｃ（ｔ）は該直列回路の両端の電圧Ｖｓ（ｔ）とともに
変動する。従って該接続点の電圧のみから該金属酸化物
半導体の抵抗値を知ることはできない。そこで位相検出
手段により該直列回路の両端の電圧の一定の位相を検出
し、一定の位相においては該直列回路の両端の電圧は一
定の大きさに規定することが出来るから、一定の位相に
おける該接続点の電圧と適当な判定値とを比較すること
で、該金属酸化物半導体の抵抗値を測定することが出来
る。From the equation (2), even if the resistance value Rs (t) of the metal oxide semiconductor is constant, the voltage V at the connection point is
c (t) varies with the voltage Vs (t) across the series circuit. Therefore, the resistance value of the metal oxide semiconductor cannot be known only from the voltage at the connection point. Therefore, the phase detecting means detects a constant phase of the voltage across the series circuit, and the voltage across the series circuit can be regulated to a constant magnitude at the constant phase. The resistance value of the metal oxide semiconductor can be measured by comparing the voltage at the connection point with an appropriate judgment value.

【００３５】即ち、前記Ｖｓ（ｔ）、Ｖｃ（ｔ）は周期
的に変化する関数であるから、周期中の一定の位相にお
ける値は一定値Ｖｓ，Ｖｃとなる。Ｖｓが正の値である
とリーンの場合は Ｒｓ（ｔ）＞＞Ｒｃ ・・・（３） であるので近似的に Ｖｃ＝Ｒｃ×Ｖｓ／Ｒｓ（ｔ）＜＜Ｖｓ ・・・（４） である。（４）式は適当な判定値Ｖｊによってリーンで
あるときの測定条件として下式に書き換えられる。 Ｖｃ＜Ｖｊ ・・・（５） 上述の如く前記接続点の電圧を所定の判定値と比較する
ことで排ガス中のガス成分濃度の測定をすることが出来
る。That is, since Vs (t) and Vc (t) are functions that change periodically, the values at constant phases during the cycle are constant values Vs and Vc. If Vs is a positive value and lean, then Rs (t) >> Rc ... (3), so approximately Vc = Rc × Vs / Rs (t) << Vs ... (4) Is. The equation (4) can be rewritten as the following equation as the measurement condition when it is lean with an appropriate judgment value Vj. Vc <Vj (5) As described above, the gas component concentration in the exhaust gas can be measured by comparing the voltage at the connection point with a predetermined determination value.

【００３６】前記交流電圧の一定の位相における電圧値
を検出する排ガス測定方法においては、検出時間間隔は
該交流電圧の１周期である。即ち排ガスの測定タイミン
グは該交流電圧の波形の一周期中の所定の位相角におい
てであり、その時に排ガス中のガス成分濃度についての
空燃比判定が更新されるので、排ガス測定方法の検出時
間間隔は該交流電圧の周波数によって決まる。従って該
交流電圧の周波数を１０ヘルツ以上としたことは検出時
間間隔を０．１秒以下とすることになる。In the exhaust gas measuring method for detecting the voltage value of the AC voltage in a constant phase, the detection time interval is one cycle of the AC voltage. That is, the measurement timing of the exhaust gas is at a predetermined phase angle in one cycle of the waveform of the AC voltage, and at that time, the air-fuel ratio determination for the gas component concentration in the exhaust gas is updated. Depends on the frequency of the AC voltage. Therefore, if the frequency of the AC voltage is set to 10 hertz or higher, the detection time interval is set to 0.1 second or shorter.

【００３７】前記排ガス中のガス成分濃度の測定方法を
用いた内燃機関の空燃比制御方法においては、前記空燃
比判定は制御装置によって計算され燃料噴射量の制御に
反映されるが、例えば該空燃比判定がリーンである場合
は、該制御装置は空気に対して燃料の量が少ないと判断
するので該燃料噴射量を増やすように制御する。その
後、該燃料噴射量を増やし続けるとある時点で空気に対
する燃料の量が過剰となるが、この時点で噴射した燃料
が空気と混合しエンジンの燃焼室にて燃焼し排ガスが検
出部であるガスセンサの位置まで達するまでの時間おく
れが有るので、該燃料噴射量が空気に対して過剰となっ
ても、すぐには該空燃比判定は変わることがなく、該制
御装置はしばらくは該燃料噴射量を増やすような制御を
続ける。In the air-fuel ratio control method for an internal combustion engine using the method for measuring the gas component concentration in the exhaust gas, the air-fuel ratio determination is calculated by the control device and reflected in the control of the fuel injection amount. When the fuel ratio determination is lean, the control device determines that the amount of fuel is small with respect to the air, and therefore controls to increase the fuel injection amount. After that, if the fuel injection amount is continuously increased, the amount of fuel with respect to air becomes excessive at a certain point, but the fuel injected at this point mixes with the air and burns in the combustion chamber of the engine, and the exhaust gas is a detection unit. Since there is a time lag until reaching the position, even if the fuel injection amount becomes excessive with respect to air, the air-fuel ratio determination does not change immediately, and the control device keeps the fuel injection amount for a while. Continue to control to increase.

【００３８】前記燃料噴射量が過剰であり続ければやが
てガスセンサの回りもリッチになるので空燃比判定はリ
ッチとなり、制御装置は逆に燃料を減らすように制御を
開始する。しかし上述のエンジンの時間遅れが有るた
め、制御においてある程度の行き過ぎが生じる。一方リ
ッチからリーンに該燃料噴射量を変化させていく過程で
も該エンジンの時間遅れにより該燃料噴射量は適正値に
は落ち着かずに不足方向に行き過ぎる。この様に実際に
は該燃料噴射量は過剰と不足の間をある幅を持って揺ら
ぐ様に制御されるが、この揺らぎの振幅は揺らぎの周波
数が低いほど大きくなる。If the amount of fuel injection continues to be excessive, the surroundings of the gas sensor will eventually become rich, so the air-fuel ratio determination will become rich, and the controller will start control to reduce the fuel on the contrary. However, due to the above-mentioned time delay of the engine, some overshoot occurs in the control. On the other hand, even in the process of changing the fuel injection amount from rich to lean, the fuel injection amount does not settle to an appropriate value and goes too far in the insufficient direction due to the time delay of the engine. In this way, the fuel injection amount is actually controlled so as to fluctuate with a certain width between excess and deficiency, and the amplitude of this fluctuation increases as the fluctuation frequency decreases.

【００３９】前記揺らぎの振幅が大きくなれば、過剰或
いは不足の状態で排出される排ガス中の有害成分の排出
を防ぐために、触媒コンバータの容量は比例して大型化
し、逆に揺らぎの振幅は小さければ、触媒の小型化が可
能となる。該揺らぎの振幅を小さくするには前記揺らぎ
の周波数は高いほど良いが、該揺らぎの周波数は前記エ
ンジンの時間遅れとともに、測定の時間遅れもその要因
となる。揺らぎの周波数を低くする１つの原因である該
測定の時間遅れは少ない方が良い。If the fluctuation amplitude becomes large, the capacity of the catalytic converter becomes proportionally large in order to prevent the emission of harmful components in the exhaust gas discharged in an excessive or insufficient state, and conversely the fluctuation amplitude should be small. If this is the case, the size of the catalyst can be reduced. In order to reduce the amplitude of the fluctuation, the higher the fluctuation frequency, the better. However, the fluctuation frequency is caused by the time delay of the engine and the measurement time delay. It is better that the time delay of the measurement, which is one cause of lowering the fluctuation frequency, is small.

【００４０】前記測定の時間遅れの要因は主にガスセン
サの応答おくれと測定における検出時間間隔である。例
えばあるタイミングにおける排ガス測定による空燃比判
定がリッチとして制御装置に入力された直後にガスセン
サからの空燃比判定がリーンに変化した場合、空燃比判
定が制御装置に取り込まれるまでには、測定の検出時間
間隔以上の時間が必要であり、測定の次のタイミングま
では制御装置はリッチが持続していると見なして制御を
行うから、検出時間間隔だけ測定の時間おくれが生じ
る。通常、交流電圧の周波数を１０Ｈｚ以上とし、検出
時間間隔を０．１秒以下とすることで測定の時間遅れを
少なくし、該交流電圧による検出を行った場合の測定の
時間遅れを抑える事が出来る。The factors of the time delay of the measurement are mainly the response delay of the gas sensor and the detection time interval in the measurement. For example, if the air-fuel ratio judgment from the gas sensor changes to lean immediately after the air-fuel ratio judgment by exhaust gas measurement at a certain timing is input to the control device as rich, by the time the air-fuel ratio judgment is taken into the control device, the measurement is detected. A time longer than the time interval is required, and the control device performs control by assuming that the rich continues until the next timing of the measurement, so that the measurement time delay occurs by the detection time interval. Usually, the frequency of the AC voltage is set to 10 Hz or higher and the detection time interval is set to 0.1 second or less to reduce the measurement time delay, and suppress the measurement time delay when the detection is performed by the AC voltage. I can.

【００４１】前記第２の手段においては次の作用をす
る。前記金属酸化物半導体と前記抵抗体の直列回路の両
端の電圧と、前記接続点の電圧とを同時に検出し、任意
のタイミングで両電圧から該金属酸化物半導体の抵抗値
を測定する。該接続点の電圧と該直列回路の両端の電圧
の関係は前述の（２）式で表されるが、（４）式につい
ては検出タイミングを固定しない場合はＶｓ（ｔ）が正
の場合と負の場合で場合分けして考える。リーンである
とき（３）式は成立するとしてＶｓ（ｔ）が正の場合 Ｖｃ（ｔ）＝Ｒｃ×Ｖｓ（ｔ）／Ｒｓ（ｔ）＜＜Ｖｓ（ｔ） ・・・（６） Ｖｓ（ｔ）が負の場合 Ｖｃ（ｔ）＝Ｒｃ×Ｖｓ（ｔ）／Ｒｓ（ｔ）＞＞Ｖｓ（ｔ） ・・・（７）The second means has the following function. The voltage at both ends of the series circuit of the metal oxide semiconductor and the resistor and the voltage at the connection point are simultaneously detected, and the resistance value of the metal oxide semiconductor is measured from both voltages at an arbitrary timing. The relationship between the voltage at the connection point and the voltage at both ends of the series circuit is expressed by the formula (2) described above. Regarding the formula (4), when the detection timing is not fixed and when Vs (t) is positive, Consider negative cases separately. When lean, the equation (3) holds and Vs (t) is positive. Vc (t) = Rc × Vs (t) / Rs (t) << Vs (t) (6) Vs ( When t) is negative Vc (t) = Rc × Vs (t) / Rs (t) >> Vs (t) (7)

【００４２】従って（６）式（７）式は適当な２つの判
定値Ｖｊ１，Ｖｊ２によって、リーンであることの測定
条件として以下の２つの不等式に書き換えられる。 Ｖｊ２＜Ｖｃ（ｔ） 且つ Ｖｃ（ｔ）＜Ｖｊ１ ・・・（８） 但し、 Ｖｊ１＝ｆ（Ｖｓ（ｔ））＞０ ・・・（９） Ｖｊ２＝ｇ（Ｖｓ（ｔ））＜０ ・・・（１０） ここでｆ、ｇは判定値を計算する関数である。上述の如
く該接続点の電圧を、該２つの判定値によって比較する
ことで、任意のタイミングで排ガス中のガス成分濃度の
測定をすることになる。Therefore, the equations (6) and (7) can be rewritten by the appropriate two judgment values Vj1 and Vj2 into the following two inequalities as the measurement condition for leanness. Vj2 <Vc (t) and Vc (t) <Vj1 ... (8) However, Vj1 = f (Vs (t))> 0 ... (9) Vj2 = g (Vs (t)) <0. .. (10) Here, f and g are functions for calculating the judgment value. As described above, by comparing the voltage at the connection point with the two determination values, the gas component concentration in the exhaust gas can be measured at any timing.

【００４３】前記第３の手段においては以下の作用をす
る。前記金属酸化物半導体に印加する電圧として印加方
向が定期的に切り替わる電圧を用いたことで該金属酸化
物半導体の成分のイオンが一定方向のみに移動すること
が無くなり、マイナス極の近傍における該金属酸化物半
導体の緻密化とプラス極の近傍における該金属酸化物半
導体の欠損の進行を防止する効果を持ち、また直流電圧
の印加方向の切り替えであるのでプログラム電源のよう
な高価な電圧供給手段を用いる必要がないことにある。The third means operates as follows. By using a voltage whose application direction is periodically switched as the voltage applied to the metal oxide semiconductor, the ions of the component of the metal oxide semiconductor do not move only in a fixed direction, and the metal in the vicinity of the negative pole is prevented. It has the effect of preventing the densification of the oxide semiconductor and the progress of the loss of the metal oxide semiconductor in the vicinity of the positive electrode, and since it switches the application direction of the DC voltage, an expensive voltage supply means such as a program power supply is used. There is no need to use it.

【００４４】前記直流電圧の印加方向を変える方法とし
ては前記金属酸化物半導体と前記抵抗体の直列回路の一
方の端子を一定電圧に固定した状態で該直列回路の他方
に印加する電圧を一定電圧を中心に反転させる方法と、
該直列回路の両端子を異なる一定電圧に交互に切り替え
て接続する方法がある。As a method of changing the application direction of the direct current voltage, one terminal of the series circuit of the metal oxide semiconductor and the resistor is fixed to a constant voltage, and the voltage applied to the other of the series circuit is fixed voltage. And how to flip around
There is a method in which both terminals of the series circuit are alternately switched to different constant voltages and connected.

【００４５】上述の前者の方法では、中心となる一定電
圧をアースとすると、前記金属酸化物半導体と前記抵抗
体の接続点の電圧Ｖｃは前記直列回路の両端の電圧Ｖｓ
によって以下の式で表される。 Ｖｃ＝Ｒｃ×Ｖｓ／（Ｒｓ（ｔ）＋Ｒｃ） ・・・（１１） リーンであるとき（１１）式は該直列回路の両端の電圧
が正の場合と負の場合で場合分けされ近似的に下式のよ
うに書き換えられる。Ｖｓが正の場合 Ｖｃ＝Ｒｃ×Ｖｓ／Ｒｓ（ｔ）＜＜Ｖｓ ・・・（１２） Ｖｓが負の場合 Ｖｃ＝Ｒｃ×Ｖｓ／Ｒｓ（ｔ）＞＞Ｖｓ ・・・（１３）In the former method described above, when the central constant voltage is grounded, the voltage Vc at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor is the voltage Vs across the series circuit.
Is expressed by the following equation. Vc = Rc × Vs / (Rs (t) + Rc) (11) When lean, the equation (11) is divided into a case where the voltage across the series circuit is positive and a case where the voltage is negative, and approximately. It can be rewritten as the following formula. When Vs is positive Vc = Rc × Vs / Rs (t) << Vs (12) When Vs is negative Vc = Rc × Vs / Rs (t) >> Vs (13)

【００４６】上式は適当な２つの判定値Ｖｊ１，Ｖｊ２
によって、リーンである測定条件として以下の２つの不
等式に書き換えられる。 Ｖｊ２＜Ｖｃ 且つ Ｖｃ＜Ｖｊ１ ・・・（１４） このように、前記接続点の電圧と該適当な２つの判定値
を比較することで排ガス中のガス成分濃度の測定をす
る。上述の後者の方法においても同様の作用を為す。The above equations are two appropriate judgment values Vj1 and Vj2.
Is rewritten into the following two inequalities as a lean measurement condition. Vj2 <Vc and Vc <Vj1 (14) In this way, the gas component concentration in the exhaust gas is measured by comparing the voltage at the connection point and the two appropriate determination values. The same operation is performed in the latter method described above.

【００４７】前記第４の手段においては以下の作用を為
す。前記接続点の電圧Ｖｃに加えて前記直列回路の両端
の電圧Ｖｓの印加方向が検知されているので、Ｖｓが正
であるか負であるかの場合分けを行うことによって、該
接続点の電圧と前記判定値の比較においては（１４）式
のいずれか一方の式のを選択使用して測定条件とするこ
とが出来ることを特徴とする排ガス測定方法にある。The fourth means has the following function. Since the application direction of the voltage Vs across the series circuit is detected in addition to the voltage Vc at the connection point, the voltage at the connection point is determined by determining whether Vs is positive or negative. In the comparison of the determination value with the above determination value, the exhaust gas measuring method is characterized in that one of the formulas (14) can be selected and used as the measurement condition.

【００４８】前記第５の手段においては以下の作用を為
す。（１１）式の右辺は前記直列回路の両端の電圧Ｖｓ
に比例する電圧との大小関係を比較することが出来るこ
とにある。 Ｖｃ＝Ｒｃ×Ｖｓ／（Ｒｓ（ｔ）＋Ｒｃ）＞Ａ×Ｖｓ ・・・（１５） または Ｖｃ＝Ｒｃ×Ｖｓ／（Ｒｓ（ｔ）＋Ｒｃ）＜Ａ×Ｖｓ ・・・（１６）The fifth means has the following function. The right side of the equation (11) is the voltage Vs across the series circuit.
It is possible to compare the magnitude relationship with the voltage proportional to. Vc = Rc × Vs / (Rs (t) + Rc)> A × Vs (15) or Vc = Rc × Vs / (Rs (t) + Rc) <A × Vs (16)

【００４９】（１５）、（１６）式より、前記接続点の
電圧Ｖｃが該直列回路の両端の電圧Ｖｓに比例定数Ａを
掛けた電圧に比較して大きいか小さいかは、該直列回路
の両端の電圧Ｖｓの印加方向と、空燃比がリーンである
かリッチであるかによって決まる。従って下式に示す如
く該接続点の電圧Ｖｃが該直列回路の両端の電圧Ｖｓに
比例定数Ａを掛けた電圧を比較して大きいか小さいかを
１ビットの値Ｄｋとし、印加方向が正であるか負である
かを１ビットの値Ｄｉとすることで空燃比判定Ｆａは適
当な論理演算ｈによって以下のように算出される。 Ｆａ＝ｈ（Ｄｋ、Ｄｉ） ・・・（１７）From the equations (15) and (16), it is determined whether the voltage Vc at the connection point is larger or smaller than the voltage Vs across the series circuit multiplied by the proportional constant A. It depends on the direction of application of the voltage Vs at both ends and whether the air-fuel ratio is lean or rich. Therefore, as shown in the following equation, the voltage Vc at the connection point is compared with the voltage Vs at both ends of the series circuit multiplied by the proportional constant A to determine whether it is larger or smaller, and a 1-bit value Dk is set. The air-fuel ratio determination Fa is calculated by the appropriate logical operation h as follows by setting whether it is negative or negative as a 1-bit value Di. Fa = h (Dk, Di) (17)

【００５０】前記第６の手段においては以下の作用を為
す。前記直列回路の両端子を異なる電圧に交互に切り替
えて接続する切り替え方法において該電圧の一方をアー
スとすれば、該直列回路の接続点の電圧Ｖｃは該直列回
路の両端の電圧Ｖｓの印加方向によって以下の２つの式
によってそれぞれ表されることにある。Ｖｓが順方向に
印加されている場合。 Ｖｃ＝Ｒｃ×Ｖｓ／（Ｒｓ（ｔ）＋Ｒｃ） ・・・（１８） Ｖｓが逆方向に印加されている場合。 Ｖｃ＝Ｒｓ（ｔ）×Ｖｓ／（Ｒｓ（ｔ）＋Ｒｃ） ・・・（１９） ここでＶｓは必ず正である。The sixth means has the following function. In the switching method in which both terminals of the series circuit are alternately switched to different voltages and connected, if one of the voltages is grounded, the voltage Vc at the connection point of the series circuit is the application direction of the voltage Vs at both ends of the series circuit. Are represented by the following two equations. When Vs is applied in the forward direction. Vc = Rc × Vs / (Rs (t) + Rc) (18) When Vs is applied in the reverse direction. Vc = Rs (t) × Vs / (Rs (t) + Rc) (19) Here, Vs is always positive.

【００５１】（１８）（１９）式よりリーンの場合は適
当な判定値ＶｊによってＶｓが順方向に印加されている
場合。 Ｖｃ＜Ｖｊ ・・・（２０） Ｖｓが逆方向に印加されている場合。 Ｖｃ＞Ｖｊ ・・・（２１）(18) From the equations (19), in the case of lean, Vs is applied in the forward direction by an appropriate judgment value Vj. Vc <Vj (20) When Vs is applied in the opposite direction. Vc> Vj (21)

【００５２】一方、リッチである場合、Ｖｓが順方向に
印加されている場合。 Ｖｃ＞Ｖｊ ・・・（２２） Ｖｓが逆方向に印加されている場合。 Ｖｃ＜Ｖｊ ・・・（２３） （２０）、（２１）、（２２）、（２３）式よりＶｃと
Ｖｊの比較とＶｓの印加方向により排ガス中のガス成分
濃度の測定を行う。On the other hand, when rich, when Vs is applied in the forward direction. Vc> Vj (22) When Vs is applied in the opposite direction. Vc <Vj (23) From (20), (21), (22), and (23), Vc and Vj are compared, and the gas component concentration in the exhaust gas is measured by the direction in which Vs is applied.

【００５３】前記第７の手段においては以下の作用を為
す。前記金属酸化物半導体の両端に印加電圧の切換スイ
ッチを設け、該金属酸化物半導体の両端の電圧の印加方
向を切り替えつつ前記抵抗体の両端の電圧の印加方向は
固定するので、該金属酸化物半導体のマイグレーション
による劣化を防止する一方で、該金属酸化物半導体の両
端の電圧の印加方向に関わり無く、該抵抗体の両端の電
圧から該金属酸化物半導体に流れる電流を検出する。該
金属酸化物半導体と該抵抗体の接続点の電圧を検出する
ことで、該金属酸化物半導体の抵抗値の検出を行う。該
抵抗体の両端の電圧を検出する事で直接的に該金属酸化
物半導体に流れる電流を検出することになるので該金属
酸化物半導体の両端の電圧の印加方向に依存しない１つ
の判定値によって如何なるタイミングにおいても排ガス
中のガス成分濃度の測定を行うことにある。The seventh means has the following function. An applied voltage changeover switch is provided at both ends of the metal oxide semiconductor, and the application direction of the voltage at both ends of the resistor is fixed while switching the application direction of the voltage at both ends of the metal oxide semiconductor. While preventing deterioration due to migration of the semiconductor, the current flowing through the metal oxide semiconductor is detected from the voltage across the resistor regardless of the application direction of the voltage across the metal oxide semiconductor. The resistance value of the metal oxide semiconductor is detected by detecting the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor. Since the current flowing through the metal oxide semiconductor is directly detected by detecting the voltage across the resistor, one judgment value that does not depend on the application direction of the voltage across the metal oxide semiconductor is used. It is to measure the gas component concentration in the exhaust gas at any timing.

【００５４】[0054]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００５５】図１は、排ガス中の酸素の濃度を検出しそ
の値によってエンジンのＡ／Ｆ値の最適制御を実行する
内燃機関の全体図を示す。FIG. 1 is a general view of an internal combustion engine that detects the concentration of oxygen in exhaust gas and executes optimum control of the A / F value of the engine based on the detected value.

【００５６】エンジン本体部２は燃焼室２０がシリンダ
ー２１、ピストン２２及びシリンダーヘッド２３によっ
て構成され、シリンダーヘッド２３の頭頂部中央に点火
プラグ２４が配置され更にシリンダヘッド２３には吸気
ポート２５へ連続する隔壁部に吸気バルブ２６が配設さ
れまた排気ポート２７に連続する隔壁部には排気バルブ
２８が配設される。In the engine body 2, the combustion chamber 20 is composed of a cylinder 21, a piston 22 and a cylinder head 23, an ignition plug 24 is arranged at the center of the top of the cylinder head 23, and the cylinder head 23 is connected to an intake port 25. An intake valve 26 is provided in the partition wall portion, and an exhaust valve 28 is provided in the partition wall portion continuous with the exhaust port 27.

【００５７】吸気バルブ２６の近傍の吸気ポート２５に
は電磁式の燃料噴射弁２９が設置され更にその上流には
吸入空気の脈動を吸収するサージタンク３０、吸入空気
量を調整するスロットルバルブ３１が位置し最上流部は
エアクリーナー３２で構成されている。排気系は排気ポ
ート２７を集合する排気マニホールド３３の下流に三元
触媒を充填した触媒コンバータ３４が配設される。点火
プラグ２４にはイグナイタ３５で発生した高電圧がディ
ストリビュータ３６で各気筒別に分配され図示しない高
電圧コードを介して印加される。An electromagnetic fuel injection valve 29 is installed in the intake port 25 near the intake valve 26, and a surge tank 30 for absorbing the pulsation of intake air and a throttle valve 31 for adjusting the intake air amount are provided upstream of the electromagnetic fuel injection valve 29. The air cleaner 32 is located at the uppermost position. In the exhaust system, a catalytic converter 34 filled with a three-way catalyst is arranged downstream of an exhaust manifold 33 that collects the exhaust ports 27. The high voltage generated by the igniter 35 is distributed to each of the cylinders by the distributor 36 and is applied to the spark plug 24 through a high voltage code (not shown).

【００５８】エンジンの制御プロセスを吸気から排気に
至るまでの行程を通して説明すると、まず何らかの外力
或いは燃焼によって発生したエネルギーによってピスト
ン２２が図示しないクランク軸の回転によって上下す
る。このエネルギーの一部は図示しない駆動力伝達系に
よって吸気バルブ２６に伝わり吸気バルブ２６を押し開
き吸気ポートと燃焼室を連続した空間と成す。ピストン
２２が上死点から下降する期間中吸気バルブ２６が押し
開けられ、燃焼室２０の容積の拡大に伴い燃焼室２０に
は吸気ポート２５を通してサージタンク３０から或いは
その上流のエアクリーナ３２を介して外部から空気が流
入する。Explaining the engine control process through the process from intake to exhaust, the piston 22 is first moved up and down by the rotation of a crank shaft (not shown) by some external force or energy generated by combustion. A part of this energy is transmitted to the intake valve 26 by a driving force transmission system (not shown) and pushes the intake valve 26 open to form a continuous space between the intake port and the combustion chamber. While the piston 22 is descending from the top dead center, the intake valve 26 is pushed open, and as the volume of the combustion chamber 20 increases, the combustion chamber 20 passes through the intake port 25 from the surge tank 30 or the air cleaner 32 upstream thereof. Air flows in from the outside.

【００５９】この時の吸気流入量はサージタンク３０の
圧力、ピストン２２の下降スピード、吸入空気の温度、
及びスロットルバルブ３１の開度によって決まる。各パ
ラメータはそれぞれ吸気圧センサ４１、回転数センサ４
２、吸気温センサ４３、スロットルポジションセンサ４
４によって検出される。At this time, the intake inflow amount is determined by the pressure of the surge tank 30, the descending speed of the piston 22, the temperature of the intake air,
And the opening of the throttle valve 31. The parameters are the intake pressure sensor 41 and the rotation speed sensor 4, respectively.
2, intake air temperature sensor 43, throttle position sensor 4
Detected by 4.

【００６０】制御装置５はタイマ５１を中心にＣＰＵ５
２，ＲＯＭ５３、ＲＡＭ５４，バックアップＲＡＭ５５
など周知の論理演算回路を用いて構成された制御装置を
中心として、プログラマブル電源５６、アナログデジタ
ル変換器（ＡＤ変換器）５７、波形整形回路５８、駆動
回路５９、デジタル入出力端子６０等の外部との入出力
装置を周辺に配置し入出力ポート６１で接続した構成を
成す。The control unit 5 has the CPU 5 centered on the timer 51.
2, ROM 53, RAM 54, backup RAM 55
A programmable power supply 56, an analog-digital converter (AD converter) 57, a waveform shaping circuit 58, a drive circuit 59, a digital input / output terminal 60, and the like are externally provided around a control device configured using a well-known logical operation circuit. And input / output devices are arranged in the periphery and connected by the input / output port 61.

【００６１】制御装置５は吸気圧センサ４１と吸気温セ
ンサ４３及びスロットルポジションセンサ４４の各信号
をアナログデジタル変換器５７を介して取り込み、回転
数センサ４２の信号を波形整形装置５８を介して取り込
んだ後、ＲＯＭ５３上に記録された各パラメータと最適
燃料噴射量の相関データから次の燃料噴射における噴射
量を算出し、補正前の燃料噴射量とする。その後水温セ
ンサ４５と酸素センサ４６から信号処理回路６２とアナ
ログデジタル変換器５７を介して検出されたパラメータ
によって燃料噴射量の補正をし、気筒判別センサ４７で
検出された燃焼タイミングに従って各気筒毎に装着され
た燃料噴射弁２９を駆動回路５９を介して駆動し、更に
点火タイミングにおいて駆動回路５９によってイグナイ
タ３５を駆動し点火プラグ２４に高電圧を印加する。The control device 5 takes in the signals of the intake pressure sensor 41, the intake air temperature sensor 43, and the throttle position sensor 44 via the analog-digital converter 57, and takes in the signal of the rotation speed sensor 42 via the waveform shaping device 58. After that, the injection amount in the next fuel injection is calculated from the correlation data of each parameter recorded in the ROM 53 and the optimum fuel injection amount, and the fuel injection amount before correction is set. After that, the fuel injection amount is corrected by the parameters detected from the water temperature sensor 45 and the oxygen sensor 46 through the signal processing circuit 62 and the analog-digital converter 57, and each cylinder is corrected according to the combustion timing detected by the cylinder discrimination sensor 47. The mounted fuel injection valve 29 is driven via the drive circuit 59, and at the ignition timing, the igniter 35 is driven by the drive circuit 59 to apply a high voltage to the spark plug 24.

【００６２】第１の実施例の排ガス測定装置の構成図を
図２に示す。即ち酸素濃度に応じて抵抗値が変化する酸
化チタンよりなる金属酸化物半導体７０を排ガス中に露
出することにより、排ガス中の酸素分圧を検出する酸素
センサ４６においては、金属酸化物半導体７０の抵抗値
を検出するために既知の抵抗値を有する抵抗体７２を金
属酸化物半導体７０の一方の端子に接続し直列回路７３
を形成し、その上で直列回路７３に交流電圧を印加した
状態で接続点７４の電圧を検出し、金属酸化物半導体７
０の抵抗値を検出する。FIG. 2 shows a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the first embodiment. That is, in the oxygen sensor 46 that detects the oxygen partial pressure in the exhaust gas by exposing the metal oxide semiconductor 70 made of titanium oxide, the resistance value of which changes according to the oxygen concentration, to the exhaust gas, In order to detect the resistance value, a resistor 72 having a known resistance value is connected to one terminal of the metal oxide semiconductor 70 to form a series circuit 73.
Is formed, and the voltage at the connection point 74 is detected while the AC voltage is applied to the series circuit 73, and the metal oxide semiconductor 7
A resistance value of 0 is detected.

【００６３】抵抗体７２は、ストイキにおいて金属酸化
物半導体７０が呈する抵抗値とほぼ等しい抵抗値を有
し、本実施例においては５ＫΩとした。ストイキである
とき、接続点７４の電圧が印加電圧の約半分を示す。一
方金属酸化物半導体７０の抵抗値はリーンではストイキ
の場合より大きく、またリッチではストイキの場合より
小さい。内燃機関の制御においては、ほとんどリーンか
リッチであり、ストイキであるのは過渡的な一瞬に過ぎ
ないから、接続点７４における電圧値はほとんどの時間
で略０Ｖか略印加電圧値を示す。The resistor 72 has a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor 70 in stoichiometry, and is 5 KΩ in this embodiment. In stoichiometry, the voltage at node 74 represents about half the applied voltage. On the other hand, the resistance value of the metal oxide semiconductor 70 is larger in the lean case than in the stoichiometric case, and is smaller in the rich case than in the stoichiometric case. In the control of the internal combustion engine, it is almost lean or rich, and the stoichiometry is only a transient moment. Therefore, the voltage value at the connection point 74 shows almost 0 V or almost the applied voltage value at most of the time.

【００６４】酸素センサ４６は始動時間を出来るだけ早
くするために金属酸化物半導体７０の近傍にヒータ７５
を埋設しており、ヒータ７５には定電圧回路６２２ａに
よって電圧を印加し発熱させている。The oxygen sensor 46 has a heater 75 near the metal oxide semiconductor 70 in order to make the starting time as short as possible.
Is embedded, and a voltage is applied to the heater 75 by a constant voltage circuit 622a to generate heat.

【００６５】直列回路７３にはプログラマブル電源５６
によって交流電圧が印加される。直列回路７３に印加さ
れる該電圧、及び接続点７４の電圧の変化を図３の
（Ａ）、（Ｃ）に示す。図３（Ｂ）は排ガスのリーン、
リッチ変化である。リッチの時は（Ｃ）には（Ａ）と同
相で略同じ大きさの電圧が現れ、またリーンの時は
（Ｃ）にはほとんど電圧が現れない。The series circuit 73 has a programmable power supply 56.
An alternating voltage is applied by. Changes in the voltage applied to the series circuit 73 and the voltage at the connection point 74 are shown in FIGS. Figure 3 (B) shows the lean exhaust gas,
It is a rich change. When rich, a voltage of the same phase as that of (A) and of substantially the same magnitude appears in (C), and when lean, almost no voltage appears in (C).

【００６６】ところで、リッチにおいて（Ｃ）に現れる
電圧は時間と共に変化するため任意の時間タイミングで
電圧をアナログデジタル変換器５７に取り込んでも金属
酸化物半導体７０の抵抗値を検出出来ない。そこでプロ
グラマブル電源５６の出力を入力し適当な検出のタイミ
ングでパルスを出力する位相検出回路６２１を付加し、
その出力パルスを制御装置のデジタル入出力端子６０に
入力している。By the way, since the voltage appearing at (C) in rich changes with time, the resistance value of the metal oxide semiconductor 70 cannot be detected even if the voltage is taken into the analog-digital converter 57 at an arbitrary time timing. Therefore, a phase detection circuit 621 that inputs the output of the programmable power supply 56 and outputs a pulse at an appropriate detection timing is added,
The output pulse is input to the digital input / output terminal 60 of the control device.

【００６７】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図４に示す。制御装置は位相検出回路６２１の
出力を受けてプログラムに割り込みを発生させ、アナロ
グデジタル変換器５７によって接続点７４の電圧を検出
する。この実施例においてはプログラマブル電源５６の
電圧を９０°位相を遅らせる位相遅延回路とゼロクロス
検出回路によって図３（Ｄ）に示すパルスを発生させデ
ジタル入出力端子６０に入力している。FIG. 4 shows an algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment. The control device receives the output of the phase detection circuit 621 to generate an interrupt in the program, and the analog-digital converter 57 detects the voltage at the connection point 74. In this embodiment, a pulse shown in FIG. 3D is generated by a phase delay circuit for delaying the phase of the voltage of the programmable power source 56 by 90 ° and a zero cross detection circuit, and is input to the digital input / output terminal 60.

【００６８】前記検出のタイミングで検出された接続点
７４の電圧Ｖｃを判定値Ｖｊと比較し排ガス測定を行
う。空燃比判定Ｆａは１のときリーンであり、０のとき
リッチである。空燃比判定Ｆａは（Ｅ）のグラフとな
り、印加される前記交流電圧（Ａ）の周期程度の時間分
解能でリッチ、リーンの検出がされる。本実施例におい
ては該交流電圧の周波数は６０Ｈｚである。Exhaust gas measurement is performed by comparing the voltage Vc at the connection point 74 detected at the detection timing with the determination value Vj. When the air-fuel ratio determination Fa is 1, it is lean, and when it is 0, it is rich. The air-fuel ratio determination Fa becomes a graph of (E), and rich and lean are detected with a time resolution of about the cycle of the applied AC voltage (A). In this embodiment, the frequency of the alternating voltage is 60 Hz.

【００６９】本実施例においては、該金属酸化物半導体
に印加する電圧を交流電圧とすることによりマイグレー
ションによる劣化を生ぜず、結果として長期的にも検出
能力が劣化しない活性化の早い排ガス測定方法となる効
果を有する。In this example, the voltage applied to the metal oxide semiconductor is an AC voltage, so that deterioration due to migration does not occur and, as a result, the detection capability does not deteriorate even in the long term, and the exhaust gas measuring method is fast activated. Has the effect.

【００７０】また、本実施例においては、該金属酸化物
半導体と前記抵抗体との接続点の電圧を検出し、排ガス
の測定をする方法において該金属酸化物半導体に印加さ
れる交流電圧の位相を確定することによって、精度良く
排ガスの測定が可能になるという効果を有する。In the present embodiment, the phase of the AC voltage applied to the metal oxide semiconductor in the method of measuring the exhaust gas by detecting the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor. By determining the above, there is an effect that the exhaust gas can be accurately measured.

【００７１】また、本実施例においては、 前記交流電
圧の周波数を１０Ｈｚ以上とすることによって、検出時
間間隔を短縮し、排ガス測定の検出から測定までの時間
遅れを短縮出来るという効果を有する。Further, in the present embodiment, the frequency of the AC voltage is set to 10 Hz or higher, so that the detection time interval can be shortened and the time delay from the detection of the exhaust gas measurement to the measurement can be shortened.

【００７２】第２の実施例の排ガス測定装置の構成図を
図５に示す。本実施例における酸素センサ４６は金属酸
化物半導体７０とヒータ７５を備え、ヒータ７５には定
電圧回路６２２ａによって電圧を供給し発熱させる。金
属酸化物半導体７０には抵抗体７２が接続され直列回路
７３を構成する。抵抗体７２は、ストイキにおいて金属
酸化物半導体７０が呈する抵抗値とほぼ等しい抵抗値を
有するものを用いる。直列回路７３にはプログラマブル
電源５６から交流電圧が印加され、また該交流電圧は第
１のアナログデジタル変換器５７１を介して検出され
る。更に直列回路７３の接続点７４の電圧が第２のアナ
ログデジタル変換器５７２を介して検出される。FIG. 5 shows a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the second embodiment. The oxygen sensor 46 in this embodiment includes a metal oxide semiconductor 70 and a heater 75, and a voltage is supplied to the heater 75 by a constant voltage circuit 622a to generate heat. A resistor 72 is connected to the metal oxide semiconductor 70 to form a series circuit 73. As the resistor 72, one having a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor 70 in stoichiometry is used. An alternating voltage is applied to the series circuit 73 from the programmable power supply 56, and the alternating voltage is detected via the first analog-digital converter 571. Further, the voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is detected via the second analog-digital converter 572.

【００７３】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図６に示す。プログラムは内部タイマの割り込
みによって定期的（１０ｍｓ）に起動する。続いて直列
回路７３の両端の電圧をアナログデジタル変換器５７１
を介して検出し、所定の敷居値Ｖｒ（＞０）及びＶｐ
（＜０）と比較し該両端の電圧の大きさが小さ過ぎない
ことを確認する。該両端の電圧が小さ過ぎると前記アナ
ログデジタル変換器５７２の分解能が悪い場合は直列回
路７３の接続点７４の電圧が精度良く検出できない時が
ある。もし該両端の電圧の大きさが小さ過ぎるときには
測定を中止する。The algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment is shown in FIG. The program is activated periodically (10 ms) by the interruption of the internal timer. Then, the voltage across the series circuit 73 is converted into an analog-digital converter 571.
To detect a predetermined threshold value Vr (> 0) and Vp
Confirm that the magnitude of the voltage across the voltage is not too small by comparing with (<0). If the voltage at both ends is too small, the voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 may not be accurately detected if the resolution of the analog-digital converter 572 is poor. If the voltage across the voltage is too small, the measurement is stopped.

【００７４】該両端の電圧の大きさが十分大きいとき
は、直列回路７３の接続点７４の電圧を検出し、該両端
の電圧の１／２の電圧及び該両端の電圧の１／２の電圧
の符号を反転させた電圧と比較する。When the magnitude of the voltage at the both ends is sufficiently large, the voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is detected, and the voltage of 1/2 of the voltage of both ends and the voltage of 1/2 of the voltage of both ends are detected. The sign of is compared with the inverted voltage.

【００７５】リーンの時は金属酸化物半導体７０は抵抗
体７２よりも高い抵抗値を示すから、直列回路７３の両
端の電圧が正の時は接続点７４の電圧は該両端の電圧の
１／２の電圧よりも小であり、該両端の電圧が負の時は
接続点７４の電圧は該両端の電圧の１／２の電圧よりも
大である。リッチの時は金属酸化物半導体７０は抵抗体
７２よりも抵抗値が小さいから、該両端の電圧が正の時
は接続点７４の電圧は該両端の電圧の１／２の電圧より
も大であり、該両端の電圧が負の時は接続点７４の電圧
は該両端の電圧の１／２の電圧よりも小である。従って
図６に示すアルゴリズムによって空燃比判定Ｆａが得ら
れる。空燃比判定Ｆａは１のときリーンであり、０のと
きリッチである。When lean, the metal oxide semiconductor 70 has a resistance value higher than that of the resistor 72. Therefore, when the voltage across the series circuit 73 is positive, the voltage at the connection point 74 is 1 / of the voltage across the resistor. It is smaller than the voltage of 2 and the voltage at the connection point 74 is larger than half the voltage at both ends when the voltage at both ends is negative. When rich, the metal oxide semiconductor 70 has a smaller resistance value than the resistor 72. Therefore, when the voltage at both ends is positive, the voltage at the connection point 74 is larger than half the voltage at both ends. When the voltage across the both ends is negative, the voltage at the connection point 74 is smaller than half the voltage across the both ends. Therefore, the air-fuel ratio determination Fa is obtained by the algorithm shown in FIG. When the air-fuel ratio determination Fa is 1, it is lean, and when it is 0, it is rich.

【００７６】本実施例においては、前記金属酸化物半導
体に印加される交流電圧を検出し、該交流電圧の変動を
勘案して該金属酸化物半導体と該金属酸化物半導体に接
続された抵抗体との接続点の電圧を検出することによっ
て、該交流電圧の位相に関わらずほとんど任意の時間タ
イミングで排ガスの測定が可能となり、排ガス測定の検
出から測定までの時間遅れを短縮でき、測定のプログラ
ムを簡素化できるという効果を有する。In the present embodiment, the AC voltage applied to the metal oxide semiconductor is detected, and the metal oxide semiconductor and the resistor connected to the metal oxide semiconductor are considered in consideration of the fluctuation of the AC voltage. By detecting the voltage at the connection point with, it becomes possible to measure the exhaust gas at almost any time timing regardless of the phase of the AC voltage, and the time delay from the detection of exhaust gas measurement to the measurement can be shortened. This has the effect of simplifying.

【００７７】第３の実施例の排ガス測定装置の構成図を
図７に示す。本実施例における酸素センサ４６はヒータ
７５の途中の点７５１から配線が分離し金属酸化物半導
体７０の一端に接続され、これにより金属酸化物半導体
７０と抵抗体７２の直列回路７３に電圧を供給する酸素
センサである。FIG. 7 shows a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the third embodiment. In the oxygen sensor 46 of this embodiment, the wiring is separated from a point 751 in the middle of the heater 75 and is connected to one end of the metal oxide semiconductor 70, which supplies a voltage to the series circuit 73 of the metal oxide semiconductor 70 and the resistor 72. Oxygen sensor.

【００７８】抵抗体７２は、ストイキにおいて金属酸化
物半導体７０が呈する抵抗値とほぼ等しい抵抗値を有す
るものを用いる。プログラマブル電源５６の出力電圧は
酸素センサ４６のヒータ７５の一端に印加されると共
に、抵抗６２８ａ、６２８ｂが直列接続された分圧回路
６２８に印加される。該出力電圧を抵抗６２８ａ、６２
８ｂで分圧した後、アナログデジタル変換器５７２に入
力する。また直列回路７３の接続点７４の電圧はアナロ
グデジタル変換器５７１に入力する。As the resistor 72, one having a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor 70 in stoichiometry is used. The output voltage of the programmable power supply 56 is applied to one end of the heater 75 of the oxygen sensor 46, and is also applied to the voltage dividing circuit 628 in which the resistors 628a and 628b are connected in series. The output voltage is transferred to resistors 628a, 62
After the voltage is divided by 8b, it is input to the analog-digital converter 572. The voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is input to the analog-digital converter 571.

【００７９】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図８に示す。プログラムは内部タイマによる割
り込みによって一定時間（１０ｍｓ）毎に処理を開始す
る。まずプログラマブル電源５６の出力電圧が分圧回路
６２８によって１９：１に分圧された電圧Ｖｄをアナロ
グデジタル変換器５７２を介して検出する。検出電圧Ｖ
ｄは直列回路７３の両端の電圧のほぼ１／２に等しい。The algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment is shown in FIG. The program starts processing at fixed time intervals (10 ms) by interruption by the internal timer. First, the voltage Vd obtained by dividing the output voltage of the programmable power supply 56 by the voltage dividing circuit 628 into 19: 1 is detected via the analog-digital converter 572. Detection voltage V
d is approximately equal to half the voltage across series circuit 73.

【００８０】次に、検出電圧Ｖｄを所定の敷居値Ｖｒ及
びＶｐと比較し直列回路７３の両端の電圧の大きさが小
さ過ぎないことを確認する。該両端の電圧が小さ過ぎる
とアナログデジタル変換器５７１の分解能によっては直
列回路７３の接続点７４の電圧が精度良く検出できない
為である。もしＶｄが該所定の敷居値以下であった場合
はそれ以後の処理を中止する。これによって該両端の電
圧が非常に小さな位相における誤測定を防止する。Next, the detected voltage Vd is compared with predetermined threshold values Vr and Vp to confirm that the voltage across the series circuit 73 is not too small. This is because if the voltage at both ends is too small, the voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 cannot be detected accurately depending on the resolution of the analog-digital converter 571. If Vd is less than or equal to the predetermined threshold value, the processing thereafter is stopped. This prevents erroneous measurements in phases where the voltage across the terminals is very small.

【００８１】もし、Ｖｄの大きさが十分であるならば、
続いて接続点７４の電圧Ｖｃをアナログデジタル変換器
５７１を介して検出する。次にＶｃとＶｄ及びＶｄの符
号を反転させた電圧との比較を行う。リーンの時は金属
酸化物半導体７０は抵抗体７２よりも抵抗値が大きいか
ら、直列回路７３の両端の電圧が正の時は接続点７４の
電圧はＶｄよりも小であり、該両端の電圧が負の時は接
続点７４の電圧はＶｄよりも大である。リッチの時は金
属酸化物半導体７０は抵抗体７２よりも抵抗値が小さい
から、該両端の電圧が正の時は接続点７４の電圧はＶｄ
よりも大であり、該両端の電圧が負の時は接続点７４の
電圧はＶｄよりも小である。従って図８に示すアルゴリ
ズムによって空燃比判定が得られる。If Vd is large enough,
Then, the voltage Vc at the connection point 74 is detected via the analog-digital converter 571. Next, Vc is compared with Vd and a voltage obtained by inverting the sign of Vd. When lean, the metal oxide semiconductor 70 has a larger resistance value than the resistor 72. Therefore, when the voltage across the series circuit 73 is positive, the voltage at the connection point 74 is smaller than Vd. Is negative, the voltage at node 74 is greater than Vd. When rich, the metal oxide semiconductor 70 has a smaller resistance value than the resistor 72. Therefore, when the voltage across the resistor 72 is positive, the voltage at the connection point 74 is Vd.
And the voltage at node 74 is less than Vd when the voltage across the terminal is negative. Therefore, the air-fuel ratio determination can be obtained by the algorithm shown in FIG.

【００８２】本実施例においては、プログラムにおいて
接続点７４の電圧Ｖｃと比較する電圧を計算すること無
く、検出電圧Ｖｄと比較することで空燃比判定ができる
ので、プログラムで面倒な掛け算処理をする必要が無
く、プログラム処理が容易になるという効果を有する。In the present embodiment, the air-fuel ratio can be determined by comparing the detected voltage Vd with the detected voltage Vd without calculating the voltage to be compared with the voltage Vc at the connection point 74 in the program. It is not necessary and has the effect of facilitating program processing.

【００８３】第４の実施例の排ガス測定装置の構成図を
図９に示す。プログラマブル電源５６は正負に一定の大
きさの電圧を一定周期で交代に出力し、酸素センサ４６
のヒータ７５に印加する。ヒータ７５はその途中の１点
から金属酸化物半導体７０に分岐し、金属酸化物半導体
７０と抵抗体７２よりなる直列回路７３に電圧を印加し
ている。抵抗体７２は、ストイキにおいて金属酸化物半
導体７０が呈する抵抗値とほぼ等しい抵抗値を有する。
直列回路７３の接続点７４の電圧はアナログデジタル変
換器５７に入力する。FIG. 9 shows a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the fourth embodiment. The programmable power supply 56 alternately outputs positive and negative voltages of a constant magnitude at regular intervals, and the oxygen sensor 46
Is applied to the heater 75. The heater 75 branches to a metal oxide semiconductor 70 from a point on the way and applies a voltage to a series circuit 73 including the metal oxide semiconductor 70 and a resistor 72. The resistor 72 has a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor 70 in stoichiometry.
The voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is input to the analog-digital converter 57.

【００８４】図９の各部電圧の時間変化を図１０に示
す。（Ｇ）はプログラマブル電源５６からの出力電圧で
あり、本実施例においては１分毎の周期でプログラマブ
ル電源５６の該出力電圧の方向を反転させている。
（Ｈ）は直列回路７３の両端の電圧であり、（Ｊ）は直
列回路７３の接続点７４の電圧である。（Ｉ）は空燃比
の変化を示す。FIG. 10 shows the change over time in the voltage of each part in FIG. (G) is the output voltage from the programmable power supply 56, and in the present embodiment, the direction of the output voltage of the programmable power supply 56 is inverted every minute.
(H) is the voltage across the series circuit 73, and (J) is the voltage at the connection point 74 of the series circuit 73. (I) shows the change in the air-fuel ratio.

【００８５】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図１１に示す。一定周期（１０ｍｓ）で内部タ
イマによってプログラムが起動する。直列回路７３の接
続点７４の電圧をアナログデジタル変換器５７を介して
取り込みＶｃとする。次にＶｃを判定値ＶｊおよびＶｊ
の符号を反転させた値と比較する。判定値Ｖｊは直列回
路７３の両端の電圧の１／２とし、より具体的にはプロ
グラマブル電源５６の出力電圧の１／２０をＶｊとす
る。FIG. 11 shows the algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment. The program is started by an internal timer at a fixed cycle (10 ms). The voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is taken in through the analog-digital converter 57 and set as Vc. Next, Vc is set to the judgment values Vj and Vj.
The sign of is compared with the inverted value. The determination value Vj is 1/2 of the voltage across the series circuit 73, and more specifically, 1/20 of the output voltage of the programmable power supply 56 is Vj.

【００８６】リーンの時は金属酸化物半導体７０は抵抗
体７２よりも高い抵抗値を示すから、直列回路７３の両
端の電圧が正の時は接続点７４の電圧はＶｊよりも小で
あり、該両端の電圧が負の時は接続点７４の電圧はＶｊ
よりも大である。リッチの時は金属酸化物半導体７０は
抵抗体７２よりも抵抗値が小さいから、該両端の電圧が
正の時は接続点７４の電圧はＶｊよりも大であり、該両
端の電圧が負の時は接続点７４の電圧はＶｊよりも小で
ある。従って図１１に示すアルゴリズムによって空燃比
判定Ｆａが得られる。空燃比判定Ｆａは１のときリーン
であり、０のときリッチである。図１０の（Ｋ）は前記
アナログデジタル変換器５７の検出のタイミングであ
り、（Ｌ）にはプログラムによる空燃比判定Ｆａを示
す。Since the metal oxide semiconductor 70 has a higher resistance value than the resistor 72 when lean, the voltage at the connection point 74 is smaller than Vj when the voltage across the series circuit 73 is positive. When the voltage across the both ends is negative, the voltage at the connection point 74 is Vj.
Is greater than. When rich, the metal oxide semiconductor 70 has a smaller resistance value than the resistor 72. Therefore, when the voltage at both ends is positive, the voltage at the connection point 74 is higher than Vj, and the voltage at both ends is negative. At this time, the voltage at the connection point 74 is smaller than Vj. Therefore, the air-fuel ratio determination Fa is obtained by the algorithm shown in FIG. When the air-fuel ratio determination Fa is 1, it is lean, and when it is 0, it is rich. 10K shows the detection timing of the analog-digital converter 57, and FIG. 10L shows the air-fuel ratio determination Fa by the program.

【００８７】本実施例においては、前記金属酸化物半導
体に印加する電圧として定期的に印加方向が変化する電
圧を用いたことで、プログラマブル電源において正確な
波形出力をする必要が無く、プログラマブル電源のプロ
グラミングが容易になるという効果を有する。In this embodiment, since the voltage whose application direction changes periodically is used as the voltage applied to the metal oxide semiconductor, it is not necessary to output an accurate waveform in the programmable power supply. This has the effect of facilitating programming.

【００８８】また、該金属酸化物半導体と前記抵抗体と
の接続点の電圧を検出するのみで排ガスの測定を行うの
で、検出する物理量は１つで良く、検出において従来技
術に対して追加的な構成を加える必要がないという効果
を有する。Since the exhaust gas is measured only by detecting the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor, only one physical quantity needs to be detected. It has an effect that it is not necessary to add a special configuration.

【００８９】第５の実施例の排ガス測定装置の構成図を
図１２に示す。これまでの実施例は図１に示されるプロ
グラマブル電源が制御装置内に備わっていて構成された
ものであるが、通常の自動車の制御装置にはそのような
電源が装着されている場合は少ない。また自動車の電気
系統の電源は直流のバッテリーであり、また自動車の場
合バッテリーのマイナス端子は自動車のボディーと接続
されており、かつ通常の場合、制御装置のアースもマイ
ナス端子と同電位に接続されているので、通常の論理回
路によって構成されている制御装置のアナログデジタル
変換器はマイナス電圧を検出することは出来ない。FIG. 12 shows a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the fifth embodiment. In the above-described embodiments, the programmable power supply shown in FIG. 1 is provided in the control device, but it is rare that such a power supply is installed in the control device of a normal automobile. Also, the power supply of the electric system of the car is a direct current battery, and in the case of a car the negative terminal of the battery is connected to the body of the car, and normally the ground of the control unit is also connected to the same potential as the negative terminal. Therefore, the analog-digital converter of the control device, which is configured by a normal logic circuit, cannot detect a negative voltage.

【００９０】本実施例においては、金属酸化物半導体７
０の一方の端子が抵抗体７２に接続され直列回路７３を
構成し、直列回路７３の金属酸化物半導体７０側の端子
は無安定マルチバイブレータ６２５の出力線６３７に接
続され、直列回路７３の抵抗体７２側の端子は無安定マ
ルチバイブレータ６２５のＨＩＧＨ出力の電圧を分圧回
路６３６によって１／２に分圧した電圧に接続される。
抵抗体７２は、ストイキにおいて金属酸化物半導体７０
が呈する抵抗値とほぼ等しい抵抗値を有する。直列回路
７３の接続点７４の電圧はアナログデジタル変換器５７
によって検出される。またヒータ７５には定電圧回路６
２２ａによって電圧が印加されている。In this example, the metal oxide semiconductor 7 was used.
One terminal of 0 is connected to the resistor 72 to form a series circuit 73, and the terminal of the series circuit 73 on the side of the metal oxide semiconductor 70 is connected to the output line 637 of the astable multivibrator 625, and the resistance of the series circuit 73 is increased. The terminal on the body 72 side is connected to a voltage obtained by dividing the voltage of the HIGH output of the astable multivibrator 625 by a voltage dividing circuit 636 into 1/2.
The resistor 72 is a metal oxide semiconductor 70 in stoichiometry.
Has a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by. The voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is the analog-digital converter 57.
Is detected by The heater 75 has a constant voltage circuit 6
A voltage is applied by 22a.

【００９１】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図１３に示す。プログラムは一定時間（１０ｍ
ｓ）毎に実行され、まず直列回路７３の接続点７４の電
圧をアナログデジタル変換器５７で検出しＶｃとした後
Ｖｃを２つの判定値Ｖｊ及びＶｋと比較する。本実施例
ではＶｊは無安定マルチバイブレータのＨＩＧＨ出力の
電圧の３／４の電圧であり、Ｖｋは１／４の電圧であ
る。FIG. 13 shows an algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment. Program is a fixed time (10m
s), first, the voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is detected by the analog-digital converter 57 to be Vc, and then Vc is compared with the two judgment values Vj and Vk. In this embodiment, Vj is 3/4 of the HIGH output voltage of the astable multivibrator, and Vk is ¼ of the voltage.

【００９２】リーンの時は金属酸化物半導体７０は抵抗
体７２よりも抵抗値が大きいから、出力線６３７の電圧
が電源電圧の時は接続点７４の電圧はＶｊよりも小であ
り、出力線６３７の電圧がアースの時は接続点７４の電
圧はＶｋよりも大である。リッチの時は金属酸化物半導
体７０は抵抗体７２よりも抵抗値が小さいから、出力線
６３７の電圧が電源電圧の時は接続点７４の電圧はＶｊ
よりも大であり、出力線６３７の電圧がアースの時は接
続点７４の電圧はＶｋよりも小である。従って図１３に
示すアルゴリズムによって空燃比判定が得られる。Since the resistance of the metal oxide semiconductor 70 is larger than that of the resistor 72 when lean, the voltage of the connection point 74 is smaller than Vj when the voltage of the output line 637 is the power supply voltage, and the output line 637 is smaller than Vj. When the voltage at 637 is ground, the voltage at node 74 is greater than Vk. When rich, the metal oxide semiconductor 70 has a smaller resistance value than the resistor 72. Therefore, when the voltage of the output line 637 is the power supply voltage, the voltage of the connection point 74 is Vj.
And the voltage at node 74 is less than Vk when the voltage on output line 637 is at ground. Therefore, the air-fuel ratio determination can be obtained by the algorithm shown in FIG.

【００９３】本実施例においては、プログラマブル電源
を持たない自動車の制御装置においても容易に金属酸化
物半導体に反対方向の電圧を印加することができるとい
う効果を有する。The present embodiment has an effect that it is possible to easily apply a voltage in the opposite direction to the metal oxide semiconductor even in the control device of an automobile having no programmable power supply.

【００９４】第６の実施例の排ガス測定装置の構成図を
図１４に示す。本実施例においては定電圧回路６２２に
より一定の電圧を作り、パワートランジスタ４つで構成
された電圧反転回路６２３に入力し、酸素センサ４６の
ヒータ７５の両端子及び直列回路７３の抵抗体７２側の
端子に接続する構成を成し、電圧反転回路６２３の制御
線には無安定マルチバイブレータ６２５とインバータ６
２６で構成された反転制御装置６２４の出力が入力さ
れ、ヒータ７５の両端に印加される電圧を一定の周期で
反転させている。直列回路７３の接続点７４の電圧はア
ナログデジタル変換器５７に入力され、また無安定マル
チバイブレータ６２５の出力は適当な整合回路６２７を
介してデジタル入出力端子６０に入力される。FIG. 14 is a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the sixth embodiment. In this embodiment, a constant voltage is generated by the constant voltage circuit 622 and is input to the voltage inverting circuit 623 composed of four power transistors, and both terminals of the heater 75 of the oxygen sensor 46 and the resistor 72 side of the series circuit 73 are provided. Is connected to the terminal of the as-stable multi-vibrator 625 and the inverter
The output of the reversal control device 624 constituted by 26 is inputted and the voltage applied across the heater 75 is reversed at a constant cycle. The voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is input to the analog-digital converter 57, and the output of the astable multivibrator 625 is input to the digital input / output terminal 60 via the appropriate matching circuit 627.

【００９５】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図１５に示す。制御装置は一定周期（１０ｍ
ｓ）でプログラムを起動する。最初に無安定マルチバイ
ブレータ６２５の出力をデジタル入出力端子６０から読
み込み１ビットの値Ｄｉとし、その後直列回路７３の接
続点７４の電圧をアナログデジタル変換器５７によって
取り込みＶｃとする。続いて再度無安定マルチバイブレ
ータ６２５の出力を読み込み１ビットの値ＤｊとしＤｉ
と比較する。ＤｊとＤｉが異なる場合はＶｃが印加電圧
の切り替えのタイミングで検出されたことになるのでＶ
ｃは再測定される。The algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment is shown in FIG. The controller has a fixed cycle (10m
Start the program in s). First, the output of the astable multivibrator 625 is read from the digital input / output terminal 60 and set to a 1-bit value Di, and then the voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is fetched by the analog-digital converter 57 and set to Vc. Then, the output of the astable multivibrator 625 is read again and a 1-bit value Dj is set to Di.
Compare with If Dj and Di are different, Vc is detected at the timing of switching the applied voltage.
c is remeasured.

【００９６】ＤｊとＤｉが同じ場合は続いて排ガスの測
定を行う。Ｄｉが１であれば直列回路７３の金属酸化物
半導体７０側の端子には定電圧がヒータ７５によって１
／１０に分圧された電圧が印加されており、一方抵抗体
７２側の端子はアースに短絡している。この場合は判定
値Ｖｊを酸素センサ４６への印加電圧の１／２０の電圧
として、それよりもＶｃが大きいときは金属酸化物半導
体７０は抵抗体７２に比較して抵抗値が小さく即ちリッ
チであると測定し、ＶｃがＶｊよりも小さな時はリーン
であると測定する。If Dj and Di are the same, then the exhaust gas is measured. If Di is 1, a constant voltage is applied to the terminal of the series circuit 73 on the side of the metal oxide semiconductor 70 by the heater 75.
The divided voltage is applied to / 10, while the terminal on the side of the resistor 72 is short-circuited to the ground. In this case, the judgment value Vj is set to 1/20 of the voltage applied to the oxygen sensor 46, and when Vc is higher than that, the resistance value of the metal oxide semiconductor 70 is smaller than that of the resistor 72, that is, rich. When Vc is smaller than Vj, it is measured to be lean.

【００９７】一方、Ｄｉが０であるときは前記ヒータ７
５には逆に電圧が印加されるから直列回路７３の金属酸
化物半導体７０側の端子はアースに対して前記印加電圧
の９／１０の電位になり、抵抗体７２側の端子は該印加
電圧に等しい電位となる。この場合は判定値Ｖｊを該印
加電圧の１９／２０の電圧として、Ｖｃがそれより大き
いときは金属酸化物半導体７０が抵抗体７２より抵抗値
が大きいのでリーンであると測定され、またＶｃがＶｊ
より小さいときはリッチであると測定される。図中で空
燃比判定Ｆａは１のときリーンであり、０のときリッチ
である。On the other hand, when Di is 0, the heater 7
Since a voltage is reversely applied to 5, the terminal of the series circuit 73 on the side of the metal oxide semiconductor 70 has a potential of 9/10 of the applied voltage with respect to the ground, and the terminal on the side of the resistor 72 has the applied voltage. Potential equal to. In this case, the judgment value Vj is set to a voltage of 19/20 of the applied voltage, and when Vc is larger than that, the metal oxide semiconductor 70 has a larger resistance value than the resistor 72, and thus is measured to be lean. Vj
When smaller, it is measured as rich. In the figure, when the air-fuel ratio determination Fa is 1, it is lean, and when it is 0, it is rich.

【００９８】本実施例においては、前記金属酸化物半導
体に印加される電圧の印加方向を検出し、該金属酸化物
半導体と前記抵抗体の接続点の電圧と比較する判定値を
選択する事によって、測定するデータが１つで済み測定
プログラムにおける処理を速く出来るという効果を有す
る。In this embodiment, by detecting the application direction of the voltage applied to the metal oxide semiconductor and selecting the judgment value to be compared with the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor. Since there is only one piece of data to be measured, the processing in the measurement program can be speeded up.

【００９９】また、電圧反転回路を用いたことで、ヒー
タの一部から金属酸化物半導体の一方の端子に接続され
る酸素センサにおいても、容易に金属酸化物半導体に印
加される電圧を反転させることが出来るという効果を有
する。更に、ヒータに印加する電圧も反転するため、ヒ
ータにおいて発生するマイグレーションによる劣化を防
止出来るという効果を有する。Further, by using the voltage inversion circuit, even in the oxygen sensor connected from one part of the heater to one terminal of the metal oxide semiconductor, the voltage applied to the metal oxide semiconductor can be easily inverted. It has the effect of being able to. Further, since the voltage applied to the heater is also inverted, there is an effect that deterioration due to migration occurring in the heater can be prevented.

【０１００】第７の実施例の排ガス測定装置の構成図を
図１６に示す。酸素センサ４６への印加電圧は周期的に
印加方向の変化する電圧であり、反転制御装置６２４に
よって制御された電圧反転回路６２３から出力される。
直列回路７３の接続点７４の電圧はコンパレータ６３０
のプラス入力端子に接続され、また酸素センサ４６への
印加電圧が分圧回路６２８により１９：１に分圧され、
コンパレータ６３０のマイナス入力端子に入力され、そ
してコンパレータ６３０の出力は整合回路６２９を介し
てデジタル入出力端子６０１に入力している。また無安
定マルチバイブレータ６２５の出力も整合回路６２７を
介してデジタル入出力端子６０２に接続され制御装置に
取り込まれる。FIG. 16 shows a configuration diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the seventh embodiment. The voltage applied to the oxygen sensor 46 is a voltage whose application direction changes periodically, and is output from the voltage inversion circuit 623 controlled by the inversion control device 624.
The voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is the comparator 630.
Is connected to the positive input terminal of, and the voltage applied to the oxygen sensor 46 is divided into 19: 1 by the voltage dividing circuit 628,
It is input to the negative input terminal of the comparator 630, and the output of the comparator 630 is input to the digital input / output terminal 601 via the matching circuit 629. Further, the output of the astable multivibrator 625 is also connected to the digital input / output terminal 602 via the matching circuit 627 and taken into the control device.

【０１０１】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図１７に示す。一定周期（１０ｍｓ）毎にプロ
グラムが実行され、最初に無安定マルチバイブレータ６
２５の出力をデジタル入出力端子６０２から１ビットの
値Ｄｉとして取り込み、続いてコンパレータ６３０の出
力をデジタル入出力端子６０１から１ビットの値Ｄｋと
して取り込む。更に再度無安定マルチバイブレータ６２
５の出力を１ビットの値Ｄｊとして取り込み、ＤｉとＤ
ｊが同じか否か比較する。ＤｉとＤｊが異なる場合はＤ
ｋが酸素センサ４６への印加電圧の切り替えのタイミン
グで検出されたことになるのでＤｋは再測定される。FIG. 17 shows the algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment. The program is executed every fixed period (10 ms), and the astable multivibrator 6 is first
The output of 25 is taken from the digital input / output terminal 602 as a 1-bit value Di, and then the output of the comparator 630 is taken from the digital input / output terminal 601 as a 1-bit value Dk. Furthermore, the astable multivibrator 62 is again used.
The output of 5 is fetched as a 1-bit value Dj, and Di and D
Compare whether j is the same. D if Di and Dj are different
Since k has been detected at the timing of switching the voltage applied to the oxygen sensor 46, Dk is remeasured.

【０１０２】ＤｉとＤｊが同じ場合は排ガス測定を行
う。Ｄｉが１である場合直列回路７３の金属酸化物半導
体７０側の端子には酸素センサ４６への印加電圧の１／
１０の電圧が印加され、また抵抗体７２側の端子はアー
スに短絡される。リーンであるときは金属酸化物半導体
７０は抵抗体７２よりも抵抗値が大きいので接続点７４
の電圧はアースに対して直列回路７３の両端の電圧の１
／２の電圧よりも小さい。従ってコンパレータ６３０の
出力Ｄｋは０となる。またリッチのときは逆の論理から
Ｄｋは１となる。When Di and Dj are the same, exhaust gas measurement is performed. When Di is 1, the terminal of the series circuit 73 on the side of the metal oxide semiconductor 70 is 1 / th of the voltage applied to the oxygen sensor 46.
A voltage of 10 is applied, and the terminal on the side of the resistor 72 is short-circuited to the ground. When it is lean, the resistance value of the metal oxide semiconductor 70 is larger than that of the resistor 72.
Voltage is 1 of the voltage across series circuit 73 with respect to ground.
It is smaller than the voltage of / 2. Therefore, the output Dk of the comparator 630 becomes zero. When rich, Dk becomes 1 from the opposite logic.

【０１０３】一方、Ｄｉが０である時は直列回路７３の
金属酸化物半導体７０側の端子はアースに対して酸素セ
ンサ４６に印加される電圧の９／１０の電位であり、ま
た抵抗体７２側の端子は酸素センサ４６への印加電圧に
等しい電位となる。リーンであるときは金属酸化物半導
体７０は抵抗体７２よりも抵抗値が大きいから接続点７
４の電圧は直列回路７３の両端の電圧の１／２の電圧よ
りも大きくなり、従ってコンパレータ６３０の出力Ｄｋ
は１である。またリッチであるときは逆の論理に従って
Ｄｋは０となる。On the other hand, when Di is 0, the terminal of the series circuit 73 on the side of the metal oxide semiconductor 70 is at a potential of 9/10 of the voltage applied to the oxygen sensor 46 with respect to the ground, and the resistor 72 is connected. The side terminal has a potential equal to the voltage applied to the oxygen sensor 46. When it is lean, the resistance value of the metal oxide semiconductor 70 is larger than that of the resistor 72.
4 becomes larger than half the voltage across the series circuit 73, and therefore the output Dk of the comparator 630.
Is 1. When rich, Dk becomes 0 according to the reverse logic.

【０１０４】以上の関係より、ＤｉとＤｋの２つの１ビ
ットの値の組み合わせでリッチ、リーンが測定でき、こ
の例においてはＤｉとＤｋの排他的論理和が空燃比判定
Ｆａであり、Ｆａが１の時リーンであり、０の時リッチ
である。表１に排ガスの条件と各１ビットの値及び各１
ビットの値の排他的論理和の論理関係を示す。From the above relationship, rich or lean can be measured by the combination of two 1-bit values of Di and Dk. In this example, the exclusive OR of Di and Dk is the air-fuel ratio determination Fa, and Fa is When it is 1, it is lean, and when it is 0, it is rich. Table 1 shows exhaust gas conditions, 1-bit values and 1-bit values.
The logical relation of the exclusive OR of the bit values is shown.

【０１０５】[0105]

【表１】 [Table 1]

【０１０６】通常の酸素センサのヒータに印加する電圧
は１０Ｖ程度のものが多く、一方自動車用制御装置にお
いてはアナログデジタル変換器は０Ｖから５Ｖまでを入
力範囲としているものが多いため、ヒータ中の一点から
金属酸化物半導体に配線を接続し電圧を印加するタイプ
の酸素センサにおいては、該電圧の印加方向によっては
前記直列回路の接続点の電圧が１０Ｖ近くになり、アナ
ログデジタル変換器に直接入力することは難しい。本実
施例においては外部回路で一度デジタル化をしているの
でデジタル入出力端子に入力出来、またプログラムも非
常に簡単になるという効果を有する。The voltage applied to the heater of a normal oxygen sensor is often about 10 V, while many analog / digital converters in an automobile control device have an input range of 0 V to 5 V. In an oxygen sensor of the type in which a wire is connected to a metal oxide semiconductor from one point and a voltage is applied, the voltage at the connection point of the series circuit becomes close to 10 V depending on the direction in which the voltage is applied, and the voltage is directly input to the analog-digital converter. Difficult to do. In this embodiment, since the external circuit is once digitized, it has an effect that it can be input to the digital input / output terminal and the program becomes very simple.

【０１０７】第８の実施例の排ガス測定装置の構成図を
図１８に示す。酸素センサ４６のヒータ７５にはバッテ
リーからの電圧を定電圧回路６２２ａを通して印加して
おり、金属酸化物半導体７０には金属酸化物半導体７０
のストイキにおける抵抗値にほぼ等しい抵抗値の抵抗体
７２が接続され直列回路７３を構成し、直列回路７３の
両端子は無安定マルチバイブレータ６２５とインバータ
６２６の出力端子に接続されている。また無安定マルチ
バイブレータ６２５の出力は適当な整合回路６２７を介
してデジタル入出力端子６０に接続され、更に直列回路
７３の接続点７４の電圧はアナログデジタル変換器５７
を介して制御装置に入力される。FIG. 18 shows a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the eighth embodiment. The voltage from the battery is applied to the heater 75 of the oxygen sensor 46 through the constant voltage circuit 622a, and the metal oxide semiconductor 70 is applied to the metal oxide semiconductor 70.
A resistor 72 having a resistance value substantially equal to the resistance value in the stoichiometry is connected to form a series circuit 73, and both terminals of the series circuit 73 are connected to the output terminal of the astable multivibrator 625 and the inverter 626. The output of the astable multivibrator 625 is connected to the digital input / output terminal 60 via an appropriate matching circuit 627, and the voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is the analog-digital converter 57.
Is input to the control device via.

【０１０８】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図１９に示す。プログラムは一定時間（１０ｍ
ｓ）毎に実行され、まず無安定マルチバイブレータ６２
５の出力をデジタル入出力端子６０を介して取り込み１
ビットの値Ｄｉとする。その後接続点７４の電圧をアナ
ログデジタル変換器５７を介して取り込みＶｃとする。
更に再度マルチバイブレータ６２５の出力を取り込み１
ビットの値Ｄｊとする。ＤｉとＤｊが異なる場合はＶｃ
が印加電圧の切り替えのタイミングで検出されたことに
なるのでＶｃは再測定される。FIG. 19 shows the algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment. Program is a fixed time (10m
s) every time, first the astable multivibrator 62
Capture the output of 5 via the digital input / output terminal 60 1
The bit value is Di. After that, the voltage at the connection point 74 is taken in through the analog-digital converter 57 and set as Vc.
Furthermore, the output of the multivibrator 625 is captured again 1
The bit value is Dj. Vc when Di and Dj are different
Is detected at the timing of switching the applied voltage, so that Vc is remeasured.

【０１０９】ＤｉとＤｊが同じ場合は排ガス測定に進
む。Ｖｃは判定値Ｖｊと比較されるが、Ｖｊは無安定マ
ルチバイブレータ６２５のＨＩＧＨ出力の電圧の１／２
の電圧に設定され、もしＶｃがＶｊよりも大きいときは
１ビットの値Ｄｋを０とし、小さいときはＤｋを１とす
る。Ｄｉが０である場合は直列回路７３の金属酸化物半
導体７０側の端子には無安定マルチバイブレータ６２５
のＨＩＧＨ出力の電圧が印加され、抵抗体７２側の端子
にはアース電位が短絡するので、リーンであるときは金
属酸化物半導体７０が抵抗体７２よりも抵抗値が大きい
から、接続点７４の電圧は無安定マルチバイブレータ６
２５のＨＩＧＨ出力の電圧の１／２よりも低い電圧とな
るのでプログラムはＤｋを１とし、またリッチの場合は
逆の論理によってＤｋは０となる。When Di and Dj are the same, the process proceeds to exhaust gas measurement. Vc is compared with the judgment value Vj, but Vj is 1/2 of the voltage of the HIGH output of the astable multivibrator 625.
If the Vc is larger than Vj, the 1-bit value Dk is set to 0, and if the Vc is smaller than Vj, Dk is set to 1. When Di is 0, the astable multivibrator 625 is connected to the metal oxide semiconductor 70 side terminal of the series circuit 73.
Since the ground potential is short-circuited to the terminal on the side of the resistor 72 when the HIGH output voltage is applied, the metal oxide semiconductor 70 has a larger resistance value than the resistor 72 when it is lean. Voltage is astable multivibrator 6
Since the voltage is lower than 1/2 of the voltage of the HIGH output of 25, Dk becomes 1 in the program, and when rich, Dk becomes 0 by the reverse logic.

【０１１０】一方、Ｄｉが１である場合は直列回路７３
の金属酸化物半導体７０側の端子はアース電位に短絡さ
れ、抵抗体７２側の端子には無安定マルチバイブレータ
６２５のＨＩＧＨ出力の電圧が印加されるので、リーン
であるときは金属酸化物半導体７０が抵抗体７２よりも
抵抗値が大きくなるから、接続点７４の電圧は無安定マ
ルチバイブレータ６２５のＨＩＧＨ出力の電圧の１／２
よりも大となりＤｋは０となり、またリッチの場合は逆
の論理によってＤｋは１となる。即ちＤｉとＤｋの組み
合わせにより排ガスのリッチリーンが測定され、この実
施例においてはＤｉとＤｋの排他的論理和が空燃比判定
Ｆａであり、 Ｆａが１である時はリーンであり、０で
あるときはリッチである。On the other hand, when Di is 1, the series circuit 73
Since the terminal on the side of the metal oxide semiconductor 70 is short-circuited to the ground potential and the terminal on the side of the resistor 72 is applied with the HIGH output voltage of the astable multivibrator 625, the metal oxide semiconductor 70 is lean when it is lean. Has a resistance value larger than that of the resistor 72, the voltage at the connection point 74 is 1/2 of the HIGH output voltage of the astable multivibrator 625.
And Dk becomes 0, and when rich, Dk becomes 1 by the reverse logic. That is, the rich lean of the exhaust gas is measured by the combination of Di and Dk. In this embodiment, the exclusive OR of Di and Dk is the air-fuel ratio determination Fa, and when Fa is 1, it is lean and 0. Sometimes it's rich.

【０１１１】本実施例においては、前記金属酸化物半導
体と前記抵抗体の接続点の電圧と所定の１つの判定値を
比較し、前記直列回路に印加される電圧の印加方向を検
出し、排ガスを測定する事によって、印加方向によって
判定値を設定しなくても簡単な論理演算で排ガスの空燃
比を判定することが出来るという効果を有する。In this embodiment, the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor is compared with one predetermined judgment value to detect the application direction of the voltage applied to the series circuit, There is an effect that the air-fuel ratio of the exhaust gas can be determined by a simple logical operation without setting the determination value depending on the application direction by measuring.

【０１１２】第９の実施例における排ガス測定装置の構
成図を図２０に示す。酸素センサ４６のヒータ７５には
定電圧回路６２２ａを介して一定の直流電圧が印加され
電気的に絶縁された金属酸化物半導体７０を加熱する。
金属酸化物半導体７０の一方の端子には、ストイキにお
いて金属酸化物半導体７０が呈する抵抗値である抵抗体
７２が直列に接続され直列回路７３を構成する。直列回
路７３の接続点７４の電圧はアナログデジタル変換器５
７を介して制御装置に入力される。直列回路７３の金属
酸化物半導体７０側の端子はデジタル入出力端子６０２
に接続され、抵抗体７２側の端子はデジタル入出力端子
６０１に接続される。FIG. 20 shows a configuration diagram of the exhaust gas measuring apparatus in the ninth embodiment. A constant DC voltage is applied to the heater 75 of the oxygen sensor 46 via the constant voltage circuit 622a to heat the electrically insulated metal oxide semiconductor 70.
A resistor 72 having a resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor 70 in stoichiometry is connected in series to one terminal of the metal oxide semiconductor 70 to form a series circuit 73. The voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is the analog-digital converter 5
It is input to the control device via 7. The terminal on the metal oxide semiconductor 70 side of the series circuit 73 is a digital input / output terminal 602.
, And the terminal on the side of the resistor 72 is connected to the digital input / output terminal 601.

【０１１３】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図２１に示す。プログラムは制御装置内のタイ
マによって定期的（１０ｍｓ）に起動され、まずデジタ
ル入出力端子６０１の出力（１ビットの値Ｄｊ）をデジ
タル入出力端子６０２の出力（１ビットの値Ｄｉ）に合
わせた後デジタル入出力端子６０２の出力Ｄｉを反転さ
せることで、金属酸化物半導体７０に印加される電圧の
印加方向を反転する。続いてアナログデジタル変換器５
７を介して直列回路７３の接続点７４の電圧を取り込み
Ｖｃとする。Ｖｃとデジタル入出力端子６０２、６０１
の出力のＨＩＧＨレベルにおける電圧の１／２の電圧を
判定値Ｖｊとして比較し、ＶｃがＶｊよりも大きいとき
は１ビットの値Ｄｋを１とし、ＶｃがＶｊよりも小さい
ときはＤｋを０とする。FIG. 21 shows the algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment. The program is activated periodically (10 ms) by a timer in the control device, and first, the output of the digital input / output terminal 601 (1-bit value Dj) is matched with the output of the digital input / output terminal 602 (1-bit value Di). By inverting the output Di of the rear digital input / output terminal 602, the application direction of the voltage applied to the metal oxide semiconductor 70 is inverted. Then the analog-digital converter 5
The voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is fetched via 7 and set as Vc. Vc and digital input / output terminals 602 and 601
A half of the voltage at the HIGH level of the output is compared as the judgment value Vj. When Vc is larger than Vj, the 1-bit value Dk is set to 1, and when Vc is smaller than Vj, Dk is set to 0. To do.

【０１１４】リーンであるとき金属酸化物半導体７０は
抵抗体７２よりも抵抗値が大きいが、Ｄｉが１でＤｊが
０のときは直列回路７３の金属酸化物半導体７０側にＨ
ＩＧＨレベルの電圧が印加され抵抗体７２側にはＬＯＷ
レベルの電圧が印加される事より、ＶｃはＶｊよりも小
さくなるのでＤｋは０であり、Ｄｉが０でＤｊが１の時
は逆の論理によりＤｋは１となる。またリッチであると
き金属酸化物半導体７０は抵抗体７２よりも抵抗値が小
さいが、Ｄｉが１でＤｊが０のときは直列回路７３の金
属酸化物半導体７０側にＨＩＧＨレベルの電圧が印加さ
れ抵抗体７２側にはＬＯＷレベルの電圧が印加される事
より、ＶｃはＶｊよりも大きくなるのでＤｋは１であ
り、Ｄｉが０でＤｊが１の時は逆の論理によりＤｋは０
となる。従ってデジタル入出力端子６０２の出力Ｄｉと
Ｄｋによって排ガス測定が出来、本実施例においてはＤ
ｉとＤｋの排他的論理和が空燃比判定Ｆａであり、Ｆａ
が１の時はリーンであり、０のときはリッチである。When lean, the metal oxide semiconductor 70 has a larger resistance value than the resistor 72, but when Di is 1 and Dj is 0, the metal oxide semiconductor 70 on the side of the series circuit 73 is H.
A voltage of IGH level is applied and LOW is applied to the resistor 72 side.
Since Vc becomes smaller than Vj due to the application of the level voltage, Dk is 0. When Di is 0 and Dj is 1, Dk becomes 1 by the reverse logic. When rich, the metal oxide semiconductor 70 has a smaller resistance value than the resistor 72, but when Di is 1 and Dj is 0, a HIGH level voltage is applied to the metal oxide semiconductor 70 side of the series circuit 73. Since a voltage of LOW level is applied to the resistor 72 side, Vc becomes larger than Vj, so Dk is 1, and when Di is 0 and Dj is 1, Dk is 0 due to the reverse logic.
Becomes Therefore, the exhaust gas can be measured by the outputs Di and Dk of the digital input / output terminal 602, and in the present embodiment, D
The exclusive OR of i and Dk is the air-fuel ratio determination Fa, and Fa
When is 1, it is lean, and when it is 0, it is rich.

【０１１５】本実施例においては、デジタル入出力端子
６０２、６０１の出力Ｄｉ，Ｄｊを様々な形で制御する
ことが可能であり、例えばＤｉ，Ｄｊを同じにすること
で測定時以外は前記直列回路に電圧を印加しない状態に
するというアルゴリズムにすることも可能である。In this embodiment, the outputs Di and Dj of the digital input / output terminals 602 and 601 can be controlled in various ways. It is also possible to use an algorithm in which no voltage is applied to the circuit.

【０１１６】本実施例においては、制御装置の外部に無
安定マルチバイブレータ等の回路を設けること無く、制
御装置のプログラムによって前記金属酸化物半導体の両
端の電圧の印加方向を変えることが出来、更に制御装置
によって印加方向を反転させているので、印加方向の検
出をする必要が無く、回路構成を簡単に出来るという効
果を有する。In this embodiment, the application direction of the voltage across the metal oxide semiconductor can be changed by the program of the control device without providing a circuit such as an astable multivibrator outside the control device. Since the application device reverses the application direction, there is no need to detect the application direction, and the circuit configuration can be simplified.

【０１１７】第９の実施例の排ガス測定装置の構成図を
図２２に示す。酸素センサ４６のヒータ７５には定電圧
回路６２２ａによって一定の電圧が印加され、金属酸化
物半導体７０を加熱する。金属酸化物半導体７０の端子
の一方には、ストイキにおいて金属酸化物半導体７０が
呈する抵抗値である抵抗体７２が接続され直列回路７３
を構成する。直列回路７３の接続点７４の電圧はアナロ
グデジタル変換器５７を介して制御装置に入力され、ま
た直列回路７３の両端子には切換用アナログスイッチ６
３１、６３２の端子６３１Ａ、６３２Ａが接続され、切
換用アナログスイッチ６３１、６３２の切換先の端子６
３１Ｂ，６３２Ｃはアースに接続され、また切換先の端
子６３１Ｃ，６３２Ｂは定電圧回路６２２ｂに接続され
ている。切換用アナログスイッチ６３１、６３２はデジ
タル入出力端子６０によって制御される。この様に構成
することでデジタル入出力端子６０の出力（１ビットの
値Ｄｉ）が１の時は直列回路７３の金属酸化物半導体７
０側の端子が定電圧回路６２２ｂに接続され抵抗体７２
側の端子がアースに接続される。またデジタル入出力端
子６０の出力Ｄｉが０の時は金属酸化物半導体７０側の
端子がアースに接続され、抵抗体７２側の端子が定電圧
回路６２２ｂに接続される。FIG. 22 shows a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the ninth embodiment. A constant voltage is applied to the heater 75 of the oxygen sensor 46 by the constant voltage circuit 622a to heat the metal oxide semiconductor 70. A resistor 72 having a resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor 70 in stoichiometry is connected to one terminal of the metal oxide semiconductor 70, and a series circuit 73 is connected.
Is configured. The voltage at the connection point 74 of the series circuit 73 is input to the control device via the analog-digital converter 57, and the switching analog switch 6 is connected to both terminals of the series circuit 73.
The terminals 631A and 632A of the terminals 31 and 632 are connected, and the terminal 6 of the switching destination of the switching analog switches 631 and 632 is connected.
31B and 632C are connected to the ground, and the terminals 631C and 632B of the switching destination are connected to the constant voltage circuit 622b. The switching analog switches 631 and 632 are controlled by the digital input / output terminal 60. With this configuration, when the output (1 bit value Di) of the digital input / output terminal 60 is 1, the metal oxide semiconductor 7 of the series circuit 73 is
The terminal on the 0 side is connected to the constant voltage circuit 622b and is connected to the resistor 72.
Side terminal is connected to ground. When the output Di of the digital input / output terminal 60 is 0, the terminal on the metal oxide semiconductor 70 side is connected to the ground, and the terminal on the resistor 72 side is connected to the constant voltage circuit 622b.

【０１１８】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図２３に示す。プログラムは制御装置内のタイ
マによって定期的（１０ｍｓ毎）に起動され、まず直列
回路７３の接続点７４の電圧Ｖｃをアナログデジタル変
換器５７を介して取り込む。続いて定電圧回路の出力電
圧の１／２の電圧を判定値ＶｊとしてＶｃと比較し、Ｖ
ｃがＶｊよりも大であるときは１ビットの値Ｄｋを１と
しＶｃがＶｊよりも小であるときはＤｋを０とする。FIG. 23 shows the algorithm of the exhaust gas measuring method in this example. The program is activated periodically (every 10 ms) by a timer in the control device, and first takes in the voltage Vc at the connection point 74 of the series circuit 73 via the analog-digital converter 57. Then, a voltage half the output voltage of the constant voltage circuit is compared with Vc as a judgment value Vj, and V
When c is larger than Vj, the 1-bit value Dk is set to 1, and when Vc is smaller than Vj, Dk is set to 0.

【０１１９】リーンであるとき金属酸化物半導体７０は
抵抗体７２よりも抵抗値が大きいが、Ｄｉが１のときは
直列回路７３の金属酸化物半導体７０側に定電圧回路６
２２ｂの出力電圧が印加され抵抗体７２側にはアースに
短絡されるから、電圧ＶｃはＶｊよりも小さくなるので
Ｄｋは０であり、Ｄｉが０の時は逆の論理によりＤｋは
１となる。またリッチであるとき金属酸化物半導体７０
は抵抗体７２よりも抵抗値が小さいが、Ｄｉが１のとき
は直列回路７３の金属酸化物半導体７０側に定電圧回路
６２２ｂの出力電圧が印加され抵抗体７２側にはアース
が短絡されるから、電圧ＶｃはＶｊよりも大きくなるの
でＤｋは１であり、Ｄｉが０の時は逆の論理によりＤｋ
は０となる。従ってデジタル入出力端子６０の出力線２
３２の出力ＤｉとＤｋによって排ガスの測定が出来、本
実施例においてはＤｉとＤｋの排他的論理和が空燃比判
定Ｆａであり、Ｆａが１の時はリーンであり、０のとき
はリッチである。When it is lean, the resistance value of the metal oxide semiconductor 70 is larger than that of the resistor 72, but when Di is 1, the constant voltage circuit 6 is connected to the metal oxide semiconductor 70 side of the series circuit 73.
Since the output voltage of 22b is applied and the resistor 72 side is short-circuited to the ground, the voltage Vc becomes smaller than Vj, so that Dk is 0, and when Di is 0, Dk becomes 1 by the reverse logic. . When rich, the metal oxide semiconductor 70
Has a smaller resistance value than the resistor 72, but when Di is 1, the output voltage of the constant voltage circuit 622b is applied to the metal oxide semiconductor 70 side of the series circuit 73 and the ground is short-circuited to the resistor 72 side. Therefore, the voltage Vc becomes larger than Vj, so that Dk is 1, and when Di is 0, the reverse logic causes Dk.
Is 0. Therefore, the output line 2 of the digital input / output terminal 60
Exhaust gas can be measured by the outputs Di and Dk of 32. In this embodiment, the exclusive OR of Di and Dk is the air-fuel ratio determination Fa. When Fa is 1, it is lean, and when it is 0, it is rich. is there.

【０１２０】最後にデジタル入出力端子６０の出力Ｄｉ
を反転させることで、直列回路７３に印加される電圧の
印加方向を反転させ金属酸化物半導体７０のマイグレー
ションによる劣化を防止する。Finally, the output Di of the digital input / output terminal 60
Is reversed to reverse the direction of application of the voltage applied to the series circuit 73 and prevent deterioration of the metal oxide semiconductor 70 due to migration.

【０１２１】本実施例においては、切換用アナログスイ
ッチを２つ設けそれらを１つのデジタル入出力端子を介
して制御装置のプログラムによって制御することで、前
記金属酸化物半導体に印加される電圧の印加方向を変化
させる事が出来るので、回路構成やプログラムが簡単に
なるという効果を有する。In this embodiment, two switching analog switches are provided and controlled by a program of the control device through one digital input / output terminal to apply the voltage applied to the metal oxide semiconductor. Since the direction can be changed, it has the effect of simplifying the circuit configuration and programming.

【０１２２】第１１の実施例の排ガス測定装置の構成図
を図２４に示す。酸素センサ４６のヒータ７５には定電
圧回路６２２ａによって一定の電圧が印加され、金属酸
化物半導体７０を加熱する。金属酸化物半導体７０は両
端に切換用アナログスイッチ６３１、６３２の端子６３
１Ａ、６３２Ａが接続され、切換用アナログスイッチ６
３１、６３２の端子６３１Ｃ，６３２Ｂは定電圧回路６
２２ｂに接続され、端子６３１Ｂ、６３２Ｃが抵抗体７
２の一方の端子に接続されている。FIG. 24 shows a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the eleventh embodiment. A constant voltage is applied to the heater 75 of the oxygen sensor 46 by the constant voltage circuit 622a to heat the metal oxide semiconductor 70. The metal oxide semiconductor 70 has terminals 63 of switching analog switches 631 and 632 at both ends.
1A and 632A are connected to each other, and a switching analog switch 6
Terminals 631C and 632B of 31, 632 are the constant voltage circuit 6
22b and the terminals 631B and 632C are connected to the resistor 7
2 is connected to one terminal.

【０１２３】切換用アナログスイッチ６３１、６３２の
制御線は何れもデジタル入出力端子６０に接続されてお
り、この様に構成することでデジタル入出力端子６０の
出力（１ビットの値Ｄｉ）が１であるときは金属酸化物
半導体７０の一方の端子７０１は定電圧回路６２２ｂに
接続し、他方の端子７０２は抵抗体７２に接続すること
になり、またＤｉが０であるときは金属酸化物半導体７
０の一方の端子７０１は抵抗体７２に接続し、他方の端
子７０２は定電圧回路６２２ｂに接続する。抵抗体７２
は、ストイキにおいて金属酸化物半導体７０が呈する抵
抗値とほぼ等しい抵抗値を有し、一方の端子７６はアー
スに接続され、他方の端子７４は前記切換用アナログス
イッチに接続していると同時にアナログデジタル変換器
５７に接続され、アナログデジタル変換器５７には端子
７４における電圧が入力する。The control lines of the switching analog switches 631 and 632 are both connected to the digital input / output terminal 60. With this configuration, the output (1 bit value Di) of the digital input / output terminal 60 is 1 , One terminal 701 of the metal oxide semiconductor 70 is connected to the constant voltage circuit 622b, the other terminal 702 is connected to the resistor 72, and when Di is 0, the metal oxide semiconductor is 7
One terminal 701 of 0 is connected to the resistor 72, and the other terminal 702 is connected to the constant voltage circuit 622b. Resistor 72
Has a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor 70 in stoichiometry, one terminal 76 is connected to the ground, and the other terminal 74 is connected to the switching analog switch and at the same time, the analog value. It is connected to the digital converter 57, and the voltage at the terminal 74 is input to the analog-digital converter 57.

【０１２４】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図２５に示す。プログラムは制御装置内のタイ
マによって定期的に起動され、まず抵抗体７２の端子７
４の電圧Ｖｃをアナログデジタル変換器５７を介して検
出し、定電圧回路６２２ｂの出力の電圧の１／２の電圧
を判定値ＶｊとしてＶｃとＶｊを比較する。リーンであ
るときは金属酸化物半導体７０は抵抗体７２よりも抵抗
値が大きいから抵抗体７２の端子７４の電圧ＶｃはＶｊ
よりも小である。またリッチの時は逆の論理によりＶｃ
はＶｊよりも大となる。従ってＶｃとＶｊの比較により
排ガスの測定が出来る。図中で空燃比判定Ｆａは１のと
きリーンであり、０のときリッチである。FIG. 25 shows the algorithm of the exhaust gas measuring method in this example. The program is periodically started by a timer in the control device, and first, the terminal 7 of the resistor 72 is
The voltage Vc of No. 4 is detected via the analog-digital converter 57, and a voltage ½ of the voltage of the output of the constant voltage circuit 622b is used as the determination value Vj to compare Vc and Vj. When lean, the metal oxide semiconductor 70 has a larger resistance value than the resistor 72, so the voltage Vc at the terminal 74 of the resistor 72 is Vj.
Less than. When rich, Vc is reversed by the reverse logic.
Is larger than Vj. Therefore, the exhaust gas can be measured by comparing Vc and Vj. In the figure, when the air-fuel ratio determination Fa is 1, it is lean, and when it is 0, it is rich.

【０１２５】最後に前記デジタル入出力端子６０の出力
Ｄｉを反転させる事によって前記金属酸化物半導体７０
に印加される電圧の印加方向を反転させ、金属酸化物半
導体７０におけるマイグレーションによる劣化を防止す
る。Finally, by inverting the output Di of the digital input / output terminal 60, the metal oxide semiconductor 70
The application direction of the voltage applied to is reversed to prevent deterioration of the metal oxide semiconductor 70 due to migration.

【０１２６】本実施例においては、前記金属酸化物半導
体の両端に印加電圧の切換スイッチを設けることで、前
記抵抗体に印加される電圧の印加方向を変化させないで
該金属酸化物半導体に印加される電圧の印加方向を変化
させ、該金属酸化物半導体のマイグレーションによる劣
化を防止するので、該抵抗体の電圧の検出が容易となる
という効果を有する。また、該金属酸化物半導体と該抵
抗体の接続点の電圧を検出することで排ガスを測定した
ので、該金属酸化物半導体に印加されている電圧の印加
方向に関わらず、任意のタイミングで排ガスの測定が可
能となり、従来技術における測定に関するアルゴリズム
を変更すること無く排ガスの測定が可能となる効果を有
する。In this embodiment, by providing a switch for the applied voltage to both ends of the metal oxide semiconductor, the voltage applied to the resistor is not changed in the direction of application to the metal oxide semiconductor. The voltage application direction is changed to prevent the deterioration of the metal oxide semiconductor due to migration, and thus the voltage of the resistor can be easily detected. Further, since the exhaust gas was measured by detecting the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor, the exhaust gas was measured at any timing regardless of the direction of application of the voltage applied to the metal oxide semiconductor. It becomes possible to measure, and it is possible to measure the exhaust gas without changing the algorithm related to the measurement in the prior art.

【０１２７】第１２の実施例の排ガス測定装置の構成図
を図２６に示す。酸素センサ４６のヒータ７５には定電
圧回路６２２ａによって一定の電圧が印加され、金属酸
化物半導体７０を加熱する。金属酸化物半導体７０は両
端に切換用アナログスイッチ６３１、６３２の端子６３
１Ａ、６３２Ａが接続され、切換用アナログスイッチ６
３１、６３２の端子６３１Ｃ，６３２Ｂは定電圧回路６
２２ｂに接続され、端子６３１Ｂ、６３２Ｃが抵抗体７
２の一方の端子７４に接続されている。切換用アナログ
スイッチ６３１、６３２の制御線は何れも無安定マルチ
バイブレータ６２５に接続されており、この様に構成す
ることで無安定マルチバイブレータ６２５の出力がＨＩ
ＧＨであるときは金属酸化物半導体７０の一方の端子７
０１は定電圧回路６２２ｂに接続し、他方の端子７０２
は抵抗体７２に接続することになり、また出力がＬＯＷ
であるときは金属酸化物半導体７０の一方の端子７０１
は抵抗体７２に接続し、他方の端子７０２は定電圧回路
６２２ｂに接続する。抵抗体７２は、ストイキにおいて
金属酸化物半導体７０が呈する抵抗値とほぼ等しい抵抗
値を有し、一方の端子７４は前記切換用アナログスイッ
チに接続していると同時にアナログデジタル変換器５７
に接続され、他方の端子７６はアースに接続され、アナ
ログデジタル変換器５７には端子７４における電圧が入
力する。無安定マルチバイブレータ、切換用アナログス
イッチ、抵抗体を一つの混成回路６３３に集約し構成を
簡潔にしている。FIG. 26 shows a block diagram of the exhaust gas measuring apparatus of the twelfth embodiment. A constant voltage is applied to the heater 75 of the oxygen sensor 46 by the constant voltage circuit 622a to heat the metal oxide semiconductor 70. The metal oxide semiconductor 70 has terminals 63 of switching analog switches 631 and 632 at both ends.
1A and 632A are connected to each other, and a switching analog switch 6
Terminals 631C and 632B of 31, 632 are the constant voltage circuit 6
22b and the terminals 631B and 632C are connected to the resistor 7
2 is connected to one terminal 74. The control lines of the switching analog switches 631 and 632 are both connected to the astable multivibrator 625. With this configuration, the output of the astable multivibrator 625 is HI.
When GH, one terminal 7 of the metal oxide semiconductor 70
01 is connected to the constant voltage circuit 622b, and the other terminal 702
Will be connected to the resistor 72, and the output will be LOW.
When it is, one terminal 701 of the metal oxide semiconductor 70
Is connected to the resistor 72, and the other terminal 702 is connected to the constant voltage circuit 622b. The resistor 72 has a resistance value substantially equal to the resistance value exhibited by the metal oxide semiconductor 70 in stoichiometry, and one terminal 74 is connected to the switching analog switch and at the same time, the analog-digital converter 57.
The other terminal 76 is connected to the ground, and the voltage at the terminal 74 is input to the analog-digital converter 57. The astable multivibrator, the switching analog switch, and the resistor are integrated in one hybrid circuit 633 to simplify the configuration.

【０１２８】本実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムを図２７に示す。プログラムは排ガスの測定が必
要な場合は任意のタイミングで起動され、抵抗体７２の
端子７４の電圧Ｖｃをアナログデジタル変換器５７を介
して検出し、定電圧回路６２２ｂの出力の電圧の１／２
の電圧を判定値ＶｊとしてＶｃとＶｊを比較する。リー
ンであるときは金属酸化物半導体７０は抵抗体７２より
も抵抗値が大きいから抵抗体７２の端子７４の電圧Ｖｃ
はＶｊよりも小である。またリッチの時は逆の論理によ
りＶｃはＶｊよりも大となる。従ってＶｃとＶｊの比較
より直接排ガスの測定が出来る。図中で空燃比判定Ｆａ
は１のときリーンであり、０のときリッチである。FIG. 27 shows the algorithm of the exhaust gas measuring method in this embodiment. The program is started at an arbitrary timing when it is necessary to measure the exhaust gas, detects the voltage Vc of the terminal 74 of the resistor 72 via the analog-digital converter 57, and halves the voltage of the output of the constant voltage circuit 622b.
Vc is compared with Vj by setting the voltage of 1 to the judgment value Vj. When lean, the metal oxide semiconductor 70 has a larger resistance value than the resistor 72, and therefore the voltage Vc at the terminal 74 of the resistor 72 is Vc.
Is smaller than Vj. When rich, Vc becomes larger than Vj due to the reverse logic. Therefore, the exhaust gas can be directly measured by comparing Vc and Vj. Air-fuel ratio judgment Fa in the figure
Is lean when 1 and rich when 0.

【０１２９】本実施例においては、無安定マルチバイブ
レータ、切換用アナログスイッチ、抵抗体を一つの混成
回路に集約し全体の構成を簡単にし、測定のアルゴリズ
ムにおいて従来の測定のアルゴリズムに大きな変更を加
える必要が無いという効果を有する。In the present embodiment, the astable multivibrator, the analog switch for changeover, and the resistor are integrated into one hybrid circuit to simplify the entire structure, and the measurement algorithm is largely modified from the conventional measurement algorithm. It has an effect that it is not necessary.

【０１３０】第２の実施例と第６の実施例と従来技術と
の比較を行った。実験結果を図２８に示す。酸素センサ
は２０００ｃｃの６気筒エンジンの排気管上流部に装着
され、それぞれ図５、図１８、図３０のとおりに配線さ
れた。電圧条件は図５のプログラマブル電源５６から振
幅５Ｖ、周波数６０Ｈｚの電圧を出力し、図１８のマル
チバイブレータ６２５は０−５ＶのＴＴＬ出力を周期２
分で出力し、図３０の直流電源６２２ｂは５Ｖ一定の電
圧を出力した。エンジン条件は３８５０回転の８５馬力
出力の一定条件とし、それぞれの酸素センサの出力を用
いて空燃比制御を行った。図２８に示すように従来技術
においては酸素センサに直流によって電圧を印加してい
るため高温におけるマイグレーションによる劣化が進行
し、抵抗体との接続点における電圧が大きく変動してい
くが、第２の実施例や第８の実施例では電圧を交流電圧
或いは定期的に印加方向を変化させた電圧としているの
でマイグレーションによる劣化が見られず良好な耐久性
を示している。A comparison was made between the second and sixth embodiments and the prior art. The experimental results are shown in FIG. The oxygen sensor was attached to the upstream portion of the exhaust pipe of a 2000-cc 6-cylinder engine and wired as shown in FIGS. 5, 18, and 30, respectively. The voltage condition is that the programmable power supply 56 shown in FIG. 5 outputs a voltage having an amplitude of 5 V and a frequency of 60 Hz, and the multivibrator 625 shown in FIG.
30 minutes, and the DC power supply 622b in FIG. 30 outputs a constant voltage of 5V. The engine condition was a constant condition of 85 horsepower output at 3850 rpm, and the air-fuel ratio control was performed using the output of each oxygen sensor. As shown in FIG. 28, in the prior art, since a voltage is applied to the oxygen sensor by direct current, deterioration due to migration at high temperature progresses, and the voltage at the connection point with the resistor greatly fluctuates. In the embodiment and the eighth embodiment, the voltage is an AC voltage or a voltage in which the application direction is periodically changed, so that deterioration due to migration is not seen and good durability is exhibited.

【０１３１】[0131]

【発明の効果】排ガス中の酸素分圧を検出するための酸
素センサであり、酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金
属酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置さ
れたヒータを備えたガスセンサを用い、該金属酸化物半
導体を排ガス中に晒すことで、排ガス中の酸素分圧の違
いによる該金属酸化物半導体の抵抗値変化を検出し、排
ガス中の酸素分圧を検出する排ガス測定方法において、
該金属酸化物半導体に印加する電圧を周期的に変えるこ
とで、該金属酸化物半導体にマイグレーションによる劣
化を生しないという効果を有する。EFFECTS OF THE INVENTION An oxygen sensor for detecting the partial pressure of oxygen in exhaust gas, comprising a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to the oxygen concentration and a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor. By using the gas sensor provided, by exposing the metal oxide semiconductor to the exhaust gas, to detect the change in the resistance value of the metal oxide semiconductor due to the difference in the oxygen partial pressure in the exhaust gas, to detect the oxygen partial pressure in the exhaust gas In the exhaust gas measurement method,
By periodically changing the voltage applied to the metal oxide semiconductor, there is an effect that deterioration due to migration does not occur in the metal oxide semiconductor.

【０１３２】また、該金属酸化物半導体に印加する電圧
を周期的に変化させた場合の抵抗値の検出及び空燃比の
判定のための、安価で精度の良い回路及びプログラムが
提供出来るという効果を有する。Further, it is possible to provide an inexpensive and accurate circuit and program for detecting the resistance value and judging the air-fuel ratio when the voltage applied to the metal oxide semiconductor is changed periodically. Have.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】排ガス制御装置を備えた内燃機関の全体図であ
る。FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine equipped with an exhaust gas control device.

【図２】第１の実施例における排ガス測定方法の構成図
である。FIG. 2 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in the first embodiment.

【図３】第１の実施例における排ガス測定方法の各部電
圧変化の図である。FIG. 3 is a diagram showing a voltage change of each part of the exhaust gas measuring method in the first embodiment.

【図４】第１の実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムである。FIG. 4 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in the first embodiment.

【図５】第２の実施例における排ガス測定方法の構成図
である。FIG. 5 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a second embodiment.

【図６】第２の実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムである。FIG. 6 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in the second embodiment.

【図７】第３の実施例における排ガス測定方法の構成図
である。FIG. 7 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a third embodiment.

【図８】第３の実施例における排ガス測定方法のアルゴ
リズムである。FIG. 8 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in the third embodiment.

【図９】第４の実施例における排ガス測定方法の構成図
である。FIG. 9 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a fourth embodiment.

【図１０】第４の実施例における排ガス測定方法の各部
電圧変化の図である。FIG. 10 is a diagram showing changes in voltage of each part of the exhaust gas measuring method in the fourth embodiment.

【図１１】第４の実施例における排ガス測定方法のアル
ゴリズムである。FIG. 11 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in the fourth embodiment.

【図１２】第５の実施例における排ガス測定方法の構成
図である。FIG. 12 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a fifth embodiment.

【図１３】第５の実施例における排ガス測定方法のアル
ゴリズムである。FIG. 13 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in the fifth embodiment.

【図１４】第６の実施例における排ガス測定方法の構成
図である。FIG. 14 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a sixth embodiment.

【図１５】第６の実施例における排ガス測定方法のアル
ゴリズムである。FIG. 15 is an algorithm of an exhaust gas measuring method according to a sixth embodiment.

【図１６】第７の実施例における排ガス測定方法の構成
図である。FIG. 16 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a seventh embodiment.

【図１７】第７の実施例における排ガス測定方法のアル
ゴリズムである。FIG. 17 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in a seventh embodiment.

【図１８】第８の実施例における排ガス測定方法の構成
図である。FIG. 18 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in an eighth embodiment.

【図１９】第８の実施例における排ガス測定方法のアル
ゴリズムである。FIG. 19 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in an eighth embodiment.

【図２０】第９の実施例における排ガス測定方法の構成
図である。FIG. 20 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a ninth embodiment.

【図２１】第９の実施例における排ガス測定方法のアル
ゴリズムである。FIG. 21 is an algorithm of an exhaust gas measuring method according to a ninth embodiment.

【図２２】第１０の実施例における排ガス測定方法の構
成図である。FIG. 22 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a tenth embodiment.

【図２３】第１０の実施例における排ガス測定方法のア
ルゴリズムである。FIG. 23 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in the tenth embodiment.

【図２４】第１１の実施例における排ガス測定方法の構
成図である。FIG. 24 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in an eleventh embodiment.

【図２５】第１１の実施例における排ガス測定方法のア
ルゴリズムである。FIG. 25 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in an eleventh embodiment.

【図２６】第１２の実施例における排ガス測定方法の構
成図である。FIG. 26 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a twelfth embodiment.

【図２７】第１２の実施例における排ガス測定方法のア
ルゴリズムである。FIG. 27 is an algorithm of the exhaust gas measuring method in the twelfth embodiment.

【図２８】第２の実施例と第８の実施例と従来技術の比
較実験結果である。FIG. 28 shows the results of comparative experiments between the second and eighth embodiments and the prior art.

【図２９】ガスセンサの組み立て行程の説明図である。FIG. 29 is an explanatory diagram of a process of assembling the gas sensor.

【図３０】従来技術における排ガス測定方法の構成図で
ある。FIG. 30 is a configuration diagram of an exhaust gas measuring method in a conventional technique.

【図３１】従来技術における排ガス測定方法のアルゴリ
ズムである。FIG. 31 is an algorithm of an exhaust gas measuring method in the prior art.

【図３２】ガスセンサのマイグレーションによる劣化に
関する説明図である。FIG. 32 is an explanatory diagram regarding deterioration due to migration of the gas sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

４６：ガスセンサ ５１：タイマ ６２５：無安定マルチバイブレータ ６２４：反転制御装置 ６２３：電圧反転回路 ６３１、６３２：アナログスイッチ ５６：プログラマブル電源 ６３０：コンパレータ ５７、５７１、５７２：アナログデジタル変換器 ６０、６０１、６０２：デジタル入出力端子 ６２：信号処理回路 ６２１：位相検出回路 ７５：ヒータ ７０：金属酸化物半導体 ７２：抵抗体 ７３：直列回路 ７４：直列回路の接続点 46: Gas sensor 51: Timer 625: Astable multivibrator 624: Inversion control device 623: Voltage inversion circuit 631, 632: Analog switch 56: Programmable power supply 630: Comparator 57, 571, 572: Analog-digital converter 60, 601, 602 : Digital input / output terminal 62: Signal processing circuit 621: Phase detection circuit 75: Heater 70: Metal oxide semiconductor 72: Resistor 73: Series circuit 74: Connection point of series circuit

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金属
酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置され
たヒータを備えたガスセンサにおいて、該金属酸化物半
導体に交流電圧を印加して該金属酸化物半導体の抵抗値
を測定することにより、排ガス中のガス成分濃度を測定
することを特徴とする排ガス測定方法。1. In a gas sensor including a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration and a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor, an alternating voltage is applied to the metal oxide semiconductor. A method for measuring exhaust gas, comprising measuring a gas component concentration in exhaust gas by measuring a resistance value of the metal oxide semiconductor. 【請求項２】 請求項１の排ガス測定方法であって、前
記金属酸化物半導体に抵抗体を接続し、前記交流電圧が
所定の位相角であることを検出し、該所定の位相角にお
いて該金属酸化物半導体と該抵抗体の接続点の電圧を検
出し、該接続点の電圧と所定の判定値を比較して、排ガ
ス中のガス成分濃度を測定することを特徴とする排ガス
測定方法。2. The exhaust gas measuring method according to claim 1, wherein a resistor is connected to the metal oxide semiconductor, it is detected that the AC voltage has a predetermined phase angle, and at the predetermined phase angle, An exhaust gas measuring method comprising detecting a voltage at a connection point between a metal oxide semiconductor and the resistor and comparing the voltage at the connection point with a predetermined determination value to measure a gas component concentration in the exhaust gas. 【請求項３】 請求項２の排ガス測定方法であって、前
記交流電圧の周波数が１０Ｈｚ以上であることを特徴と
する排ガス測定方法。3. The exhaust gas measuring method according to claim 2, wherein the frequency of the alternating voltage is 10 Hz or higher. 【請求項４】 酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金属
酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置され
たヒータを備えたガスセンサにおいて、該金属酸化物半
導体に交流電圧を印加し、該金属酸化物半導体に抵抗体
を接続し、該金属酸化物半導体と該抵抗体の直列回路の
両端の電圧に比例する電圧を検出して第１の電圧とし、
該金属酸化物半導体と該抵抗体の接続点における電圧を
検出して第２の電圧とし、該第１の電圧から２つの判定
値を算出し、該第２の電圧と該判定値を比較して、排ガ
ス中のガス成分濃度を測定することを特徴とする排ガス
測定方法。4. A gas sensor including a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration and a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor, wherein an alternating voltage is applied to the metal oxide semiconductor. Connecting a resistor to the metal oxide semiconductor and detecting a voltage proportional to the voltage across the series circuit of the metal oxide semiconductor and the resistor as a first voltage,
The voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor is detected as the second voltage, two judgment values are calculated from the first voltage, and the second voltage and the judgment value are compared. And measuring the gas component concentration in the exhaust gas. 【請求項５】 酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金属
酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置され
たヒータを備えたガスセンサにおいて、該金属酸化物半
導体に抵抗体を接続し、該金属酸化物半導体に電圧の印
加方向を定期的に切り替える様に電圧を印加し、該金属
酸化物半導体と抵抗体の接続点の電圧を検出し、該接続
点の電圧を２つの所定の判定値と比較して、排ガス中の
ガス成分濃度を測定することを特徴とする排ガス測定方
法。5. In a gas sensor including a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration, and a heater arranged near the metal oxide semiconductor, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor. , A voltage is applied to the metal oxide semiconductor so as to periodically switch the voltage application direction, the voltage at the connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor is detected, and the voltage at the connection point is set to two predetermined values. An exhaust gas measuring method, which comprises measuring a gas component concentration in exhaust gas by comparing with a judgment value. 【請求項６】 酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金属
酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置され
たヒータを備えたガスセンサにおいて、該金属酸化物半
導体に抵抗体を接続し、該金属酸化物半導体に電圧の印
加方向を定期的に切り替える様に電圧を印加し、該電圧
の印加方向を検出し、該金属酸化物半導体と該抵抗体の
接続点の電圧を検出し、該印加方向から排ガス中のガス
成分濃度を測定する為の判定値を１つ設定し、該接続点
の電圧と該判定値とを比較して、排ガス中のガス成分濃
度を測定することを特徴とする排ガス測定方法。6. In a gas sensor including a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration and a heater arranged near the metal oxide semiconductor, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor. , A voltage is applied to the metal oxide semiconductor so as to periodically switch the voltage application direction, the application direction of the voltage is detected, and the voltage at the connection point of the metal oxide semiconductor and the resistor is detected, One of the determination values for measuring the gas component concentration in the exhaust gas from the application direction is set, and the voltage at the connection point is compared with the determination value to measure the gas component concentration in the exhaust gas. Exhaust gas measurement method. 【請求項７】 酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金属
酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置され
たヒータを備えたガスセンサにおいて、該金属酸化物半
導体に抵抗体を接続し、該金属酸化物半導体に電圧の印
加方向を定期的に切り替える様に電圧を印加し、該電圧
の印加方向を検出し、該金属酸化物半導体と該抵抗体の
接続点の電圧を検出して第１の電圧とし、該金属酸化物
半導体と該抵抗体よりなる直列回路の両端の電圧に比例
する電圧を検出して第２の電圧とし、該第１の電圧と該
第２の電圧を比較し、排ガス中のガス成分濃度を測定す
ることを特徴とする排ガス測定方法。7. In a gas sensor including a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration and a heater arranged near the metal oxide semiconductor, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor. , A voltage is applied to the metal oxide semiconductor so that the voltage application direction is periodically switched, the application direction of the voltage is detected, and the voltage at the connection point of the metal oxide semiconductor and the resistor is detected. A voltage proportional to a voltage across a series circuit composed of the metal oxide semiconductor and the resistor is detected as a first voltage and a second voltage is detected, and the first voltage and the second voltage are compared. And measuring the concentration of gas components in the exhaust gas. 【請求項８】 酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金属
酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置され
たヒータを備えたガスセンサにおいて、該金属酸化物半
導体に抵抗体を接続し、該金属酸化物半導体に電圧の印
加方向を定期的に切り替える様に電圧を印加し、該電圧
の印加方向を検出し、該金属酸化物半導体と該抵抗体の
接続点の電圧を検出し、該接続点の電圧と所定の判定値
を比較し、排ガス中のガス成分濃度を測定することを特
徴とする排ガス測定方法。8. In a gas sensor including a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration and a heater arranged near the metal oxide semiconductor, a resistor is connected to the metal oxide semiconductor. , A voltage is applied to the metal oxide semiconductor so as to periodically switch the voltage application direction, the application direction of the voltage is detected, and the voltage at the connection point of the metal oxide semiconductor and the resistor is detected, An exhaust gas measuring method, characterized in that the voltage at the connection point is compared with a predetermined judgment value to measure the gas component concentration in the exhaust gas. 【請求項９】 酸素濃度に応じて抵抗値が変化する金属
酸化物半導体と、該金属酸化物半導体の近傍に配置され
たヒータを備えたガスセンサにおいて、該金属酸化物半
導体の両端に印加電圧の切換スイッチを設け、該切換ス
イッチを介して抵抗体を接続し、該金属酸化物半導体に
電圧をその印加方向を定期的に切り替える様に印加し、
該金属酸化物半導体と該抵抗体の接続点の電圧を検出
し、該接続点の電圧を所定の判定値と比較して、排ガス
中のガス成分濃度を測定することを特徴とする排ガス測
定方法。9. A gas sensor having a metal oxide semiconductor whose resistance value changes according to oxygen concentration and a heater arranged in the vicinity of the metal oxide semiconductor. A changeover switch is provided, a resistor is connected through the changeover switch, and a voltage is applied to the metal oxide semiconductor so that the application direction is periodically changed,
An exhaust gas measuring method characterized by detecting a voltage at a connection point between the metal oxide semiconductor and the resistor, comparing the voltage at the connection point with a predetermined judgment value, and measuring a gas component concentration in the exhaust gas. .
JP17666895A 1995-06-19 1995-06-19 Method for measuring exhaust gas of internal combustion engine Pending JPH095273A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17666895A JPH095273A (en) 1995-06-19 1995-06-19 Method for measuring exhaust gas of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17666895A JPH095273A (en) 1995-06-19 1995-06-19 Method for measuring exhaust gas of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH095273A true JPH095273A (en) 1997-01-10

Family

ID=16017632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17666895A Pending JPH095273A (en) 1995-06-19 1995-06-19 Method for measuring exhaust gas of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH095273A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6849239B2 (en) 2000-10-16 2005-02-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for analyzing mixtures of gases
US6960476B2 (en) 2000-10-16 2005-11-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for analyzing mixtures of gases

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6849239B2 (en) 2000-10-16 2005-02-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for analyzing mixtures of gases
US6960476B2 (en) 2000-10-16 2005-11-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for analyzing mixtures of gases
US8043566B2 (en) 2000-10-16 2011-10-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for analyzing mixtures of gases

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS59163556A (en) Oxygen concentration detecting apparatus
US6240722B1 (en) Method for determining the fullness or quality of a catalytic converter that stores gases
JPH08271475A (en) Oxygen concentration detector
JPS61204558A (en) Controller for air fuel ratio
JPH073403B2 (en) Abnormality detection method for oxygen concentration sensor
JPS62225945A (en) Method of detecting abnormality of oxygen concentration sensor
JPH0524454B2 (en)
GB2219093A (en) Detecting failure of exhaust gas component sensing device
JPH073404B2 (en) Abnormality detection method for oxygen concentration sensor
JPH073405B2 (en) Abnormality detection method for oxygen concentration sensor
JPS6230948A (en) Air/fuel ratio detector
KR0145087B1 (en) Air-fuel ratio control apparatus for internal combustion engines
JP2553509B2 (en) Air-fuel ratio controller for internal combustion engine
JP2600807B2 (en) Control device for internal combustion engine
JPH095273A (en) Method for measuring exhaust gas of internal combustion engine
JP3869629B2 (en) Air-fuel ratio sensor activity determination device
JP2001317400A (en) Activity judging device for air-fuel ratio sensor
JP3555123B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP3622597B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JPS61122556A (en) Electric energy controller of heater for oxygen concentration sensor
JP3854040B2 (en) Air-fuel ratio detection device for internal combustion engine
JP3734685B2 (en) Sensor element temperature detection device for air-fuel ratio sensor
JPS6312855A (en) Air-fuel ratio controller for internal combustion engine
JPH02310453A (en) Detection of deterioration of catalyst
JPH041181B2 (en)