一種寬域氧傳感器信號處理裝置的制作方法

本實用新型屬于點燃式燃氣發動機傳感器信號處理領域，具體涉及一種寬域氧傳感器信號處理裝置，適用于降低寬域氧傳感器的故障率。

背景技術：

目前，中重型點燃式燃氣發動機通常是在柴油機的基礎上更改而來，其燃燒方式卻與汽油機類似。汽油機一般采用當量空燃比控制，而燃氣機為了提高發動機扭矩和降低燃氣消耗，普遍采用增壓稀燃方式，因此，為實現空燃比閉環控制，需要采用寬域氧傳感器。另外，一些傳統燃氣發動機的電控系統是由汽油機的電控系統更改而來，其發動機電控單元ECU僅支持信號突變類型的開關氧傳感器，因此需要一種能夠將寬域氧傳感器的電流信號轉化為ECU可支持的模擬電壓信號的裝置。

中國專利：授權公告號為CN201666193U，授權公告日為2010年12月8日的實用新型專利公開了一種寬域氧傳感器控制器，包括微處理器、接口電路、加熱控制電路、空燃比信號輸出電路，微處理器分別與接口電路、加熱控制電路相連，可采集空燃比反饋信號、泵電流信號、溫度信號以及故障信號，產生加熱信號控制寬域氧傳感器加熱，整形輸出空燃比反饋信號。雖然該控制器可直接添加在原有系統中，與系統其它控制器接口簡單、集成便捷，但仍然存在以下缺陷：

該裝置一旦上電后，寬域氧傳感器就開始加熱。若在寬域氧傳感器加熱完成后起動發動機，原先凝聚在排氣管上的水分會被散射到寬域氧傳感器內部已經處于高溫狀態的氧化鋯陶瓷元件上，引起元件爆裂，極易造成寬域氧傳感器的損壞。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服現有技術存在的寬域氧傳感器極易損壞的問題，提供一種可有效降低寬域氧傳感器故障率的寬域氧傳感器信號處理裝置。

為實現以上目的，本實用新型的技術方案如下：

一種寬域氧傳感器信號處理裝置，包括寬域氧傳感器、寬域氧傳感器處理芯片、微處理器、加熱控制元件，所述寬域氧傳感器的輸入端通過加熱控制元件與微處理器的輸出端電連，寬域氧傳感器的輸出端通過寬域氧傳感器處理芯片與微處理器的輸入端電連；

所述微處理器與ECU通信連接，用于接收ECU發出的發動機起動信號并延遲T0后將加熱控制指令發送給加熱控制元件，其中，所述T0為發動機排氣管中水分干燥所需時間；還用于根據寬域氧傳感器處理芯片發出的溫度信號產生加熱指令，并將其發送給加熱控制元件；

所述寬域氧傳感器處理芯片與ECU通信連接，用于接收寬域氧傳感器發出的空燃比信號，并將該空燃比信號轉換成模擬電壓信號后發送給ECU；還用于接收寬域氧傳感器發出的溫度信號并將其發送給微處理器。

所述寬域氧傳感器處理芯片還用于檢測寬域氧傳感器的故障后將診斷信號發送給微處理器；

所述微處理器還用于接收診斷信號，并將該診斷信號的電壓以及空燃比信號的電壓提升至超出正常范圍；

所述ECU用于識別超出正常范圍的診斷信號電壓以及空燃比信號電壓后控制故障燈點亮，并不再接收來自寬域氧傳感器處理芯片的空燃比模擬電壓信號。

所述發動機起動信號為模擬電壓信號。

所述裝置還包括DC電源芯片，該DC電源芯片分別與寬域氧傳感器處理芯片、微處理器電連。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：

本實用新型一種寬域氧傳感器信號處理裝置中微處理器用于接收ECU發出的發動機起動信號并延遲T0后將加熱控制指令發送給加熱控制元件，T0為發動機排氣管中水分干燥所需時間，即實現了待凝聚在發動機排氣管上的水分干燥后再對寬域氧傳感器進行加熱，可避免因水汽凝結而導致寬域氧傳感器損壞，有效降低了寬域氧傳感器的故障率，同時，寬域氧傳感器處理芯片與ECU通信連接，用于接收寬域氧傳感器發出的空燃比信號，并將該空燃比信號轉換成模擬電壓信號后發送給ECU，即采用了ECU可支持的模擬電壓信號，不僅成本較低，而且適用范圍廣。因此，本實用新型不僅降低了寬域氧傳感器的故障率，而且成本低、適用范圍廣。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型的加熱控制電壓曲線圖。

圖3為本實用新型的空燃比電氣特性圖。

圖中：寬域氧傳感器1、寬域氧傳感器處理芯片2、微處理器3、加熱控制元件4、DC電源芯片5、ECU6。

具體實施方式

下面結合附圖說明和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

參見圖1，一種寬域氧傳感器信號處理裝置，包括寬域氧傳感器1、寬域氧傳感器處理芯片2、微處理器3、加熱控制元件4，所述寬域氧傳感器1的輸入端通過加熱控制元件4與微處理器3的輸出端電連，寬域氧傳感器1的輸出端通過寬域氧傳感器處理芯片2與微處理器3的輸入端電連；

所述微處理器3與ECU6通信連接，用于接收ECU6發出的發動機起動信號并延遲T0后將加熱控制指令發送給加熱控制元件4，其中，所述T0為發動機排氣管中水分干燥所需時間；還用于根據寬域氧傳感器處理芯片2發出的溫度信號產生加熱指令，并將其發送給加熱控制元件4；

所述寬域氧傳感器處理芯片2與ECU6通信連接，用于接收寬域氧傳感器1發出的空燃比信號，并將該空燃比信號轉換成模擬電壓信號后發送給ECU6；還用于接收寬域氧傳感器1發出的溫度信號并將其發送給微處理器3。

所述寬域氧傳感器處理芯片2還用于檢測寬域氧傳感器1的故障后將診斷信號發送給微處理器3；

所述微處理器3還用于接收診斷信號，并將該診斷信號的電壓以及空燃比信號的電壓提升至超出正常范圍；

所述ECU6用于識別超出正常范圍的診斷信號電壓以及空燃比信號電壓后控制故障燈點亮，并不再接收來自寬域氧傳感器處理芯片2的空燃比模擬電壓信號。

所述發動機起動信號為模擬電壓信號。

所述裝置還包括DC電源芯片5，該DC電源芯片5分別與寬域氧傳感器處理芯片2、微處理器4電連。

本實用新型的原理說明如下：

本實用新型不僅采用智能加熱控制方式來降低寬域氧傳感器1的故障率，而且當檢測到寬域氧傳感器1出現故障時，ECU6能及時收到反饋，提醒用戶及時更換維修，提高了維修的便利性。具體控制原理如下：

寬域氧傳感器的加熱控制：參見圖2，當發動機起動完成后，ECU6向微處理器3發出發動機起動信號，低電平有效，微處理器3接收到該信號后，先延遲一段時間T0，再向加熱控制元件4發出控制指令，然后加熱控制元件4控制寬域氧傳感器1開始加熱。微處理器3可采用PWM調制的方式來控制發出，起始加熱電壓為V1，占空比不超過50%，之后逐漸增加占空比，使電壓按照一定斜率上升，在T1時刻，占空比達到最大，此時電壓為Vmax（不要超過13V），達到氧化鋯的激活溫度，隨后維持一段時間到T2。由于發動機排氣溫度也在給寬域氧傳感器1加熱，為了維持氧化鋯的溫度僅需要較小的V2即可，此時寬域氧傳感器1可將溫度信號發送給寬域氧傳感器處理芯片2，待寬域氧傳感器處理芯片2轉化后發送給微處理器3，并由微處理器3內部閉環控制寬域氧傳感器1的加熱溫度維持在750℃。

信號處理：參見圖3，寬域氧傳感器1被加熱到750℃時，其敏感元件氧化鋯活性被激發，此時寬域氧傳感器1將空燃比信號輸出給寬域氧傳感器處理芯片2，寬域氧傳感器處理芯片2將其轉化成0﹣2.78V的模擬電壓信號后輸出給ECU6。

診斷處理：寬域氧傳感器處理芯片2檢測到寬域氧傳感器1故障后，將診斷信號發送給微處理器3，然后微處理器3將空燃比電壓信號提升至4V、將診斷電壓信號提升至5V，ECU6識別到電壓超出0﹣2.78V后控制故障燈點亮以通知駕駛員及時進行維修，并不再接收來自寬域氧傳感器處理芯片2的空燃比模擬電壓信號。

本實用新型所述DC電源芯片5用于為寬域氧傳感器處理芯片2、微處理器3提供5V電源。

實施例1：

參見圖1，一種寬域氧傳感器信號處理裝置，包括寬域氧傳感器1、寬域氧傳感器處理芯片2、微處理器3、加熱控制元件4、DC電源芯片5，所述寬域氧傳感器1的輸入端通過加熱控制元件4與微處理器3的輸出端電連，寬域氧傳感器1的輸出端通過寬域氧傳感器處理芯片2與微處理器3的輸入端電連，DC電源芯片5分別與寬域氧傳感器處理芯片2、微處理器4電連；所述微處理器3與ECU6通信連接，用于接收ECU6發出的發動機起動模擬電壓信號并延遲T0后將加熱控制指令發送給加熱控制元件4，其中，所述T0為發動機排氣管中水分干燥所需時間，還用于根據寬域氧傳感器處理芯片2發出的溫度信號產生加熱指令，并將其發送給加熱控制元件4，還用于接收診斷信號，并將該診斷信號的電壓以及空燃比信號的電壓提升至超出正常范圍；所述寬域氧傳感器處理芯片2與ECU6通信連接，用于接收寬域氧傳感器1發出的空燃比信號，并將該空燃比信號轉換成模擬電壓信號后發送給ECU6，還用于接收寬域氧傳感器1發出的溫度信號并將其發送給微處理器3，還用于檢測寬域氧傳感器1的故障后將診斷信號發送給微處理器3；所述ECU6用于識別超出正常范圍的診斷信號電壓以及空燃比信號電壓后控制故障燈點亮，并不再接收來自寬域氧傳感器處理芯片2的空燃比模擬電壓信號。