專利名稱：一種汽車氧傳感器內(nèi)阻的測試電路及測量方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于汽車電子技術(shù)領域，特別是涉及一種汽車氧傳感器內(nèi)阻的測試電路及測量方法。
背景技術(shù)：
如今，大多數(shù)汽車在發(fā)動機排放系統(tǒng)中安裝了三元催化轉(zhuǎn)化器，使排氣中的HC、 CO、Nox發(fā)生氧化還原反應，以達到凈化尾氣、降低污染的目的。由三元催化轉(zhuǎn)化器的空燃比特性可知，只有在理論空燃比附近的狹窄范圍內(nèi)，三元催化轉(zhuǎn)化器對HC、CO、Nox三種有害成分的凈化效率才能同時達到最高；而一旦偏離理論值，三元催化轉(zhuǎn)化器的凈化能力會急劇下降。在電控汽車系統(tǒng)中，普遍采用在汽車排氣管道內(nèi)安裝氧傳感器來測量排氣中的氧濃度，為控制裝置提供反饋信號，以控制空燃比收斂于理論值，如

圖1所示。氧傳感器一旦出現(xiàn)故障，將使電子燃油噴射系統(tǒng)的電腦不能得到排氣管中氧濃度的信息，因而不能對空燃比進行反饋控制，從而使發(fā)動機油耗和排氣污染增加。通過測量氧傳感器內(nèi)阻，可以確定氧傳感器開始工作即其起燃時間。測量得到的氧傳感器內(nèi)阻還用于氧傳感器故障診斷；但目前尚未見到氧傳感器內(nèi)阻在線測量的具體方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種汽車氧傳感器內(nèi)阻的測試電路及測量方法。為了達到上述目的，本發(fā)明提供的汽車氧傳感器內(nèi)阻的測試電路包括晶體管 Q1、電阻器R1-R6和電容器Cl ；其中電路的輸入端Jl-I與氧傳感器A相連接，Ri為氧傳感器的等效內(nèi)阻，氧傳感器A的另一端與地線相連接；ADl為控制端，汽車ECU的輸出端通過控制端ADl實現(xiàn)對晶體管Ql的通斷控制；ANl為電路的輸出端，用于輸出氧傳感器電壓信號u ；晶體管Ql為PNP型開關(guān)管，其基極通過電阻R5與控制端ADl相連接，發(fā)射極與電源VCC相連接，集電極通過電阻R4與輸入端Jl-I連接；電阻器R6的一端與電源VCC連接， 另一端與晶體管Ql的基極連接；電阻器Rl的一端與電源VCC連接，另一端與輸入端Jl-I 連接；電阻器R2的一端與輸入端Jl-I連接，另一端與地線連接；電阻器R3的一端與輸入端Jl-I連接，另一端與輸出端ANl連接；電容器Cl的一端與輸出端ANl連接，另一端與地線連接。本發(fā)明提供的汽車氧傳感器內(nèi)阻的測量方法包括按順序進行的以下步驟步驟一、內(nèi)阻測量使能條件判斷根據(jù)內(nèi)阻測試使能的必要條件和充分條件進行判斷，如果條件滿足則進入下一步，否則繼續(xù)等待；步驟二、內(nèi)阻測量通過在不同狀態(tài)下采集測試電路的輸出信號，然后通過計算求得氧傳感器內(nèi)阻的測量值；
步驟三、內(nèi)阻測量值合理性判斷根據(jù)已掌握的資料，判斷Rmes的合理性；在步驟一中，所述的使能條件包含必要條件和充分條件1)必要條件a)發(fā)動機不處于倒拖斷油工況b)發(fā)動機負荷不過大C)氧傳感器無故障d)氧傳感器電壓信號合理2)充分條件按照氧傳感器電壓移動平均值是否受限分為兩種情況進行處理，當氧傳感器輸出信號幅值變化幅度很小或總體偏濃或總體偏稀時，認為氧傳感器趨于老化，此時氧傳感器信號處于受限模式；否則認為氧傳感器處于非受限模式；a)當氧傳感器信號處于受限模式時，進行定頻率的內(nèi)阻測量；b)當氧傳感器信號處于非受限模式時，需要滿足氧傳感器信號處于比較稀的狀態(tài)并且氧傳感器信號變化比較平緩。在步驟二中，所述的內(nèi)阻測量包括按順序進行的以下步驟1)測量氧傳感器電壓信號…在內(nèi)阻測量使能之前，采集Ql斷開狀態(tài)下的氧傳感器電壓信號U，此時有U1 = U,同時屏蔽氧傳感器電壓信號；2)測量氧傳感器電壓信號 閉合Ql并經(jīng)過一定時間的延時，等待信號的過渡過程結(jié)束后，采集此時的氧傳感器電壓信號u，此時有U2 = u,然后斷開Ql ；3)等待過渡過程結(jié)束在規(guī)定的時間內(nèi)，監(jiān)測氧傳感器電壓信號u的變化，如果在規(guī)定的時間內(nèi)出現(xiàn)u > U2，則立刻撤消對氧傳感器電壓信號的屏蔽；如果在規(guī)定的時間始終有U < U2,則在規(guī)定時間到達的時刻撤銷屏蔽；4)計算內(nèi)阻測量值Rmes 在得到…、 后，利用由通斷狀態(tài)所對應的電路方程組推導所得出氧傳感器內(nèi)阻計算公式，求出當前氧傳感器內(nèi)阻的測量值，計算結(jié)果暫記為內(nèi)阻測量值Rmes。在步驟三中，所述的合理性判斷的具體步驟如下1)根據(jù)測量值Rmes查表得該值對應的Tcjes ；2)選擇測量值Rmes的范圍，測量值Rmes的上下限分別是Rra和；3)查表得出Rra和Rm對應的陶瓷溫度上下限T。和T。m ；4)根據(jù)當前的T。—和T?！筇沾蓽囟壬舷孪薜囊苿悠骄礣?！猒和Τ。 5)將 Tcjes 與 Τ 和 Τ 比較，若 T < Tc mes < Tc tol mmv,則認為內(nèi)阻測量值是合理的，令Ri = Rmes ；否則為不合理的，Ri維持原值。在步驟二的4)計算內(nèi)阻測量值Rmes分步中，所述的氧傳感器內(nèi)阻計算公式的推導過程如下當Ql斷開時，記氧傳感器電壓為U1，由于R3無電流通過，可以得到
權(quán)利要求
1.一種汽車氧傳感器內(nèi)阻的測試電路，其特征在于所述的汽車氧傳感器內(nèi)阻的測試電路包括晶體管Q1、電阻器R1-R6和電容器Cl ；其中電路的輸入端Jl-I與氧傳感器A相連接，Ri為氧傳感器的等效內(nèi)阻，氧傳感器A的另一端與地線相連接；ADl為控制端，汽車 ECU的輸出端通過控制端ADl實現(xiàn)對晶體管Ql的通斷控制；ANl為電路的輸出端，用于輸出氧傳感器電壓信號u ；晶體管Ql為PNP型開關(guān)管，其基極通過電阻R5與控制端ADl相連接， 發(fā)射極與電源VCC相連接，集電極通過電阻R4與輸入端Jl-I連接；電阻器R6的一端與電源VCC連接，另一端與晶體管Ql的基極連接；電阻器Rl的一端與電源VCC連接，另一端與輸入端Jl-I連接；電阻器R2的一端與輸入端Jl-I連接，另一端與地線連接；電阻器R3的一端與輸入端Jl-I連接，另一端與輸出端ANl連接；電容器Cl的一端與輸出端ANl連接， 另一端與地線連接。
2.一種采用權(quán)利要求1所述的汽車氧傳感器內(nèi)阻的測試電路的測量方法，其特征在于所述的測量方法包括按順序進行的以下步驟步驟一、內(nèi)阻測量使能條件判斷根據(jù)內(nèi)阻測試使能的必要條件和充分條件進行判斷， 如果條件滿足則進入下一步，否則繼續(xù)等待；步驟二、內(nèi)阻測量通過在不同狀態(tài)下采集測試電路的輸出信號，然后通過計算求得氧傳感器內(nèi)阻的測量值；步驟三、內(nèi)阻測量值合理性判斷根據(jù)已掌握的資料，判斷Rmes的合理性；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車氧傳感器內(nèi)阻的測量方法，其特征在于在步驟一中，所述的使能條件包含必要條件和充分條件1)必要條件a)發(fā)動機不處于倒拖斷油工況b)發(fā)動機負荷不過大c)氧傳感器無故障d)氧傳感器電壓信號合理2)充分條件按照氧傳感器電壓移動平均值是否受限分為兩種情況進行處理，當氧傳感器輸出信號幅值變化幅度很小或總體偏濃或總體偏稀時，認為氧傳感器趨于老化，此時氧傳感器信號處于受限模式；否則認為氧傳感器處于非受限模式；a)當氧傳感器信號處于受限模式時，進行定頻率的內(nèi)阻測量；b)當氧傳感器信號處于非受限模式時，需要滿足氧傳感器信號處于比較稀的狀態(tài)并且氧傳感器信號變化比較平緩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車氧傳感器內(nèi)阻的測量方法，其特征在于在步驟二中，所述的內(nèi)阻測量包括按順序進行的以下步驟1)測量氧傳感器電壓信號…在內(nèi)阻測量使能之前，采集Ql斷開狀態(tài)下的氧傳感器電壓信號u，此時有U1 = u,同時屏蔽氧傳感器電壓信號；2)測量氧傳感器電壓信號112閉合Ql并經(jīng)過一定時間的延時，等待信號的過渡過程結(jié)束后，采集此時的氧傳感器電壓信號u，此時有U2 = u,然后斷開Ql ；3)等待過渡過程結(jié)束在規(guī)定的時間內(nèi)，監(jiān)測氧傳感器電壓信號u的變化，如果在規(guī)定的時間內(nèi)出現(xiàn)u > U2，則立刻撤消對氧傳感器電壓信號的屏蔽；如果在規(guī)定的時間始終有u ( u2，則在規(guī)定時間到達的時刻撤銷屏蔽；4)計算內(nèi)阻測量值Rmes 在得到Ul、u2后，利用由通斷狀態(tài)所對應的電路方程組推導所得出氧傳感器內(nèi)阻計算公式，求出當前氧傳感器內(nèi)阻的測量值，計算結(jié)果暫記為內(nèi)阻測量值 Rmes °
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車氧傳感器內(nèi)阻的測量方法，其特征在于在步驟三中，所述的合理性判斷的具體步驟如下1)根據(jù)測量值Rmes查表得該值對應的T?！狹ES；2)選擇測量值Rmes的范圍，測量值Rmes的上下限分別是I^ra和R-；3)查表得出I^ra和對應的陶瓷溫度上下限T。—和T?！?；4)根據(jù)當前的T。—和T?！?求陶瓷溫度上下限的移動平均值T?！猒和T。 5)^ Tc—MES 與 Tc—T0LJfflv 禾口 Tc—B0L—麗 t匕較，右 TC_B0L_MMV < Tcjes < τ。 ，則認為內(nèi)阻測量值是合理的，令氏=Rmes ；否則為不合理的，Ri維持原值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車氧傳感器內(nèi)阻的測量方法，其特征在于在步驟二的4) 計算內(nèi)阻測量值Rmes分步中，所述的氧傳感器內(nèi)阻計算公式的推導過程如下當Ql斷開時，記氧傳感器電壓為U1,由于R3無電流通過，可以得到
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車氧傳感器內(nèi)阻的測量方法，其特征在于在步驟三的4) 分步中，所述的陶瓷溫度上下限的移動平均值Τ。 和Τ。 的計算公式為Tc—TOL—MMV (η) — TC—T0L—MMV+Cfilter · [Tc—T0L_TC—T0L—麗 (n-1)]Tc—BOL—MMV (n) — TC—B0L—MMV+Cfilter · [Tc—B0L_TC—B0L—麗 (n-1)]其中CfiltCT為一個可標定的濾波系數(shù)。
全文摘要
一種汽車氧傳感器內(nèi)阻的測試電路及測量方法。測試電路包括晶體管Q1、電阻器R1-R6和電容器C1；電路輸入端J1-1與氧傳感器A相連，氧傳感器A另一端與地線相連；晶體管基極通過電阻R5與控制端AD1相連，發(fā)射極與電源相連，集電極通過電阻R4與輸入端J1-1連接；電阻器R6一端與電源連接，另一端與晶體管Q1基極連接；電阻器R1一端與電源連接，另一端與輸入端J1-1連接；電阻器R2一端與輸入端J1-1連接，另一端與地線連接；電阻器R3一端與輸入端J1-1連接，另一端與輸出端AN1連接；電容器C1一端與輸出端AN1連接，另一端與地線連接。本發(fā)明的測量方法只需要一個很簡單的硬件電路作為測量電路，實現(xiàn)了可靠測量氧傳感器內(nèi)阻，從而達到及時確定氧傳感器起燃時間和故障診斷的目的。
文檔編號G01R27/02GK102495289SQ20111041141
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者李洋, 湯貴秋, 趙磊, 龍帆 申請人:天津銳意泰克汽車電子有限公司