[发明专利]一种氮氧传感器的加热检测装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车尾气处理技术领域，更具体地，涉及一种氮氧传感器的加热检测装置及其控制方法。

背景技术

汽车排放的尾气已经成为大气NOx污染物的主要来源，由于国家尾气排放标准的提高，需要对尾气中的NOx排放量进行实时检测和处理，而氮氧传感器是该检测系统中的核心部件之一。

氮氧传感器由电化学层与加热层组合而成，电化学层主要完成一系列的电化学及催化分解反应，以实现对NOx气体的测量；加热层主要给氮氧传感器加热，使之达到电化学层电化学及催化反应所需的温度。氮氧传感器的加热层采用Pt热电阻结构，根据测量的Pt热电阻的电阻值判定氮氧传感器的工作温度，从而进一步控制氮氧传感器的工作温度，以保证氮氧传感器的正常工作。然而，现有的方法中，氮氧传感器的加热过程和检测过程同时进行，无法精确的测量出氮氧传感器加热层Pt热电阻在某一特定温度下的电阻值，从而无法精确的测量出氮氧传感器的温度；其次，由于现有的氮氧传感器采用恒定电压连续加热，那么在其控制电路上就需要另外添加一0.2Ω～0.5Ω的定值电阻，控制电路中会有1A～2A的电流通过此定值电阻，导致此电阻产生较大的功耗，使得电路板温度升高，影响控制电路上的芯片正常工作。而且通常Pt热电阻采取两线式测量方法，测得的Pt热电阻值并不精确，因此目前没有一种可以保证氮氧传感器在600℃～800℃的温度下正常工作的方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种氮氧传感器的加热检测装置及其控制方法，其目的在于保证氮氧传感器在600℃～800℃的温度下正常工作。

本发明提供了一种氮氧传感器的加热检测装置，包括加热检测模块、电压转换模块和单片机；所述加热检测模块用于为氮氧传感器加热层Pt热电阻加热并实时监测氮氧传感器加热层Pt热电阻的电阻值；所述加热检测模块包括第一开关K1、第二开关K2、恒流源、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一开关K1的一端用于与外接电源的第一输出端连接，所述第一开关K1的控制端与所述单片机的第一控制端连接；所述恒流源的输入端与所述第一开关K1的另一端连接，所述第二开关K2的一端用于与所述外接电源的第一输出端连接，所述第二开关K2的控制端与所述单片机的第二控制端连接；所述恒流源的输出端和所述第二开关K2的另一端均连接至氮氧传感器的Pt热电阻的正极；所述第一电阻R1与所述第二电阻R2依次串联连接在所述第二开关K2的另一端与地之间，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的串联连接端与所述单片机的第一电压采集端连接；所述电压转换模块的输入端连接至所述外接电源的第二输出端，所述单片机的电源输入端与所述电压转换模块的输出端连接，所述单片机的第二电压采集端与所述氮氧传感器的Pt热电阻的参考极连接；所述单片机用于根据采集的电压获得氮氧传感器的温度，并控制所述第一开关K1或者所述第二开关K2的开合使得氮氧传感器的工作温度保持在600℃～800℃。

其中，所述加热检测模块还包括与所述第二电阻R2并联连接的稳压管D1。

本发明还提供了一种氮氧传感器的加热检测装置的控制方法，包括下述步骤：

单片机按照50Hz～200Hz的频率控制第一开关K1或第二开关K2闭合；加热时，单片机控制第二开关K2闭合且第一开关K1关断；检测时，单片机控制第一开关K1导通且第二开关K2关断，单片机根据检测的氮氧传感器实时温度来反馈调整加热信号的占空比，调整加热时间，从而使得氮氧传感器保持在600℃～800℃的工作范围内。

其中，所述单片机发送的加热控制信号和检测控制信号均为矩形脉冲信号。

其中，单片机在每一次发送加热信号前先发送温度检测信号，从而获取氮氧传感器实时温度。

本发明由于在时间上将加热部分和检测部分分开进行，保证了测量时氮氧传感器不在加热状态，从而可以精确的测量出其在某一状态下的特定温度。其次，本发明的控制电路中不需要另外添加0.2Ω～0.5Ω的定值电阻，减少了控制电路板的发热量，保证电路板上的芯片在额定工作温度范围内正常工作。再次，采用三线式的Pt热电阻测量方法，降低了Pt热电阻加热引线对测量结果的影响，使得测量结果更加精确。

附图说明

图1为本发明实施例提供的氮氧传感器的加热检测装置的电路图。

图2为本发明所施加的加热电压示意图。

图3为本发明所施加的检测电流示意图。

图4为本发明的氮氧传感器加热层Pt热电阻示意图。

具体实施方式