[发明专利]一种汽车氧传感器内阻的测试电路及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车电子技术领域，特别是涉及一种汽车氧传感器内阻的测试电路及测量方法。

背景技术

如今，大多数汽车在发动机排放系统中安装了三元催化转化器，使排气中的HC、CO、Nox发生氧化还原反应，以达到净化尾气、降低污染的目的。由三元催化转化器的空燃比特性可知，只有在理论空燃比附近的狭窄范围内，三元催化转化器对HC、CO、Nox三种有害成分的净化效率才能同时达到最高；而一旦偏离理论值，三元催化转化器的净化能力会急剧下降。

在电控汽车系统中，普遍采用在汽车排气管道内安装氧传感器来测量排气中的氧浓度，为控制装置提供反馈信号，以控制空燃比收敛于理论值，如图1所示。氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，从而使发动机油耗和排气污染增加。

通过测量氧传感器内阻，可以确定氧传感器开始工作即其起燃时间。测量得到的氧传感器内阻还用于氧传感器故障诊断；但目前尚未见到氧传感器内阻在线测量的具体方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种汽车氧传感器内阻的测试电路及测量方法。

为了达到上述目的，本发明提供的汽车氧传感器内阻的测试电路包括：晶体管Q1、电阻器R1-R6和电容器C1；其中：电路的输入端J1-1与氧传感器A相连接，Ri为氧传感器的等效内阻，氧传感器A的另一端与地线相连接；AD1为控制端，汽车ECU的输出端通过控制端AD1实现对晶体管Q1的通断控制；AN1为电路的输出端，用于输出氧传感器电压信号u；晶体管Q1为PNP型开关管，其基极通过电阻R5与控制端AD1相连接，发射极与电源VCC相连接，集电极通过电阻R4与输入端J1-1连接；电阻器R6的一端与电源VCC连接，另一端与晶体管Q1的基极连接；电阻器R1的一端与电源VCC连接，另一端与输入端J1-1连接；电阻器R2的一端与输入端J1-1连接，另一端与地线连接；电阻器R3的一端与输入端J1-1连接，另一端与输出端AN1连接；电容器C1的一端与输出端AN1连接，另一端与地线连接。

本发明提供的汽车氧传感器内阻的测量方法包括按顺序进行的以下步骤：

步骤一、内阻测量使能条件判断：根据内阻测试使能的必要条件和充分条件进行判断，如果条件满足则进入下一步，否则继续等待；

步骤二、内阻测量：通过在不同状态下采集测试电路的输出信号，然后通过计算求得氧传感器内阻的测量值；

步骤三、内阻测量值合理性判断：根据已掌握的资料，判断R_MES的合理性；

在步骤一中，所述的使能条件包含必要条件和充分条件：

1)必要条件

a)发动机不处于倒拖断油工况

b)发动机负荷不过大

c)氧传感器无故障

d)氧传感器电压信号合理

2)充分条件

按照氧传感器电压移动平均值是否受限分为两种情况进行处理，当氧传感器输出信号幅值变化幅度很小或总体偏浓或总体偏稀时，认为氧传感器趋于老化，此时氧传感器信号处于受限模式；否则认为氧传感器处于非受限模式；

a)当氧传感器信号处于受限模式时，进行定频率的内阻测量；

b)当氧传感器信号处于非受限模式时，需要满足：氧传感器信号处于比较稀的状态并且氧传感器信号变化比较平缓。

在步骤二中，所述的内阻测量包括按顺序进行的以下步骤：

1)测量氧传感器电压信号u₁：在内阻测量使能之前，采集Q1断开状态下的氧传感器电压信号u，此时有u₁＝u，同时屏蔽氧传感器电压信号；

2)测量氧传感器电压信号u₂：闭合Q1并经过一定时间的延时，等待信号的过渡过程结束后，采集此时的氧传感器电压信号u，此时有u₂＝u，然后断开Q1；

3)等待过渡过程结束：在规定的时间内，监测氧传感器电压信号u的变化，如果在规定的时间内出现u＞u₂，则立刻撤消对氧传感器电压信号的屏蔽；如果在规定的时间始终有u≤u₂，则在规定时间到达的时刻撤销屏蔽；

4)计算内阻测量值R_MES：在得到u₁、u₂后，利用由通断状态所对应的电路方程组推导所得出氧传感器内阻计算公式，求出当前氧传感器内阻的测量值，计算结果暂记为内阻测量值R_MES。