一种宽域氧传感器信号处理装置的制作方法

本实用新型属于点燃式燃气发动机传感器信号处理领域，具体涉及一种宽域氧传感器信号处理装置，适用于降低宽域氧传感器的故障率。

背景技术：

目前，中重型点燃式燃气发动机通常是在柴油机的基础上更改而来，其燃烧方式却与汽油机类似。汽油机一般采用当量空燃比控制，而燃气机为了提高发动机扭矩和降低燃气消耗，普遍采用增压稀燃方式，因此，为实现空燃比闭环控制，需要采用宽域氧传感器。另外，一些传统燃气发动机的电控系统是由汽油机的电控系统更改而来，其发动机电控单元ECU仅支持信号突变类型的开关氧传感器，因此需要一种能够将宽域氧传感器的电流信号转化为ECU可支持的模拟电压信号的装置。

中国专利：授权公告号为CN201666193U，授权公告日为2010年12月8日的实用新型专利公开了一种宽域氧传感器控制器，包括微处理器、接口电路、加热控制电路、空燃比信号输出电路，微处理器分别与接口电路、加热控制电路相连，可采集空燃比反馈信号、泵电流信号、温度信号以及故障信号，产生加热信号控制宽域氧传感器加热，整形输出空燃比反馈信号。虽然该控制器可直接添加在原有系统中，与系统其它控制器接口简单、集成便捷，但仍然存在以下缺陷：

该装置一旦上电后，宽域氧传感器就开始加热。若在宽域氧传感器加热完成后起动发动机，原先凝聚在排气管上的水分会被散射到宽域氧传感器内部已经处于高温状态的氧化锆陶瓷元件上，引起元件爆裂，极易造成宽域氧传感器的损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的宽域氧传感器极易损坏的问题，提供一种可有效降低宽域氧传感器故障率的宽域氧传感器信号处理装置。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案如下：

一种宽域氧传感器信号处理装置，包括宽域氧传感器、宽域氧传感器处理芯片、微处理器、加热控制元件，所述宽域氧传感器的输入端通过加热控制元件与微处理器的输出端电连，宽域氧传感器的输出端通过宽域氧传感器处理芯片与微处理器的输入端电连；

所述微处理器与ECU通信连接，用于接收ECU发出的发动机起动信号并延迟T0后将加热控制指令发送给加热控制元件，其中，所述T0为发动机排气管中水分干燥所需时间；还用于根据宽域氧传感器处理芯片发出的温度信号产生加热指令，并将其发送给加热控制元件；

所述宽域氧传感器处理芯片与ECU通信连接，用于接收宽域氧传感器发出的空燃比信号，并将该空燃比信号转换成模拟电压信号后发送给ECU；还用于接收宽域氧传感器发出的温度信号并将其发送给微处理器。

所述宽域氧传感器处理芯片还用于检测宽域氧传感器的故障后将诊断信号发送给微处理器；

所述微处理器还用于接收诊断信号，并将该诊断信号的电压以及空燃比信号的电压提升至超出正常范围；

所述ECU用于识别超出正常范围的诊断信号电压以及空燃比信号电压后控制故障灯点亮，并不再接收来自宽域氧传感器处理芯片的空燃比模拟电压信号。

所述发动机起动信号为模拟电压信号。

所述装置还包括DC电源芯片，该DC电源芯片分别与宽域氧传感器处理芯片、微处理器电连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型一种宽域氧传感器信号处理装置中微处理器用于接收ECU发出的发动机起动信号并延迟T0后将加热控制指令发送给加热控制元件，T0为发动机排气管中水分干燥所需时间，即实现了待凝聚在发动机排气管上的水分干燥后再对宽域氧传感器进行加热，可避免因水汽凝结而导致宽域氧传感器损坏，有效降低了宽域氧传感器的故障率，同时，宽域氧传感器处理芯片与ECU通信连接，用于接收宽域氧传感器发出的空燃比信号，并将该空燃比信号转换成模拟电压信号后发送给ECU，即采用了ECU可支持的模拟电压信号，不仅成本较低，而且适用范围广。因此，本实用新型不仅降低了宽域氧传感器的故障率，而且成本低、适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的加热控制电压曲线图。

图3为本实用新型的空燃比电气特性图。

图中：宽域氧传感器1、宽域氧传感器处理芯片2、微处理器3、加热控制元件4、DC电源芯片5、ECU6。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1，一种宽域氧传感器信号处理装置，包括宽域氧传感器1、宽域氧传感器处理芯片2、微处理器3、加热控制元件4，所述宽域氧传感器1的输入端通过加热控制元件4与微处理器3的输出端电连，宽域氧传感器1的输出端通过宽域氧传感器处理芯片2与微处理器3的输入端电连；

所述微处理器3与ECU6通信连接，用于接收ECU6发出的发动机起动信号并延迟T0后将加热控制指令发送给加热控制元件4，其中，所述T0为发动机排气管中水分干燥所需时间；还用于根据宽域氧传感器处理芯片2发出的温度信号产生加热指令，并将其发送给加热控制元件4；

所述宽域氧传感器处理芯片2与ECU6通信连接，用于接收宽域氧传感器1发出的空燃比信号，并将该空燃比信号转换成模拟电压信号后发送给ECU6；还用于接收宽域氧传感器1发出的温度信号并将其发送给微处理器3。

所述宽域氧传感器处理芯片2还用于检测宽域氧传感器1的故障后将诊断信号发送给微处理器3；

所述微处理器3还用于接收诊断信号，并将该诊断信号的电压以及空燃比信号的电压提升至超出正常范围；

所述ECU6用于识别超出正常范围的诊断信号电压以及空燃比信号电压后控制故障灯点亮，并不再接收来自宽域氧传感器处理芯片2的空燃比模拟电压信号。

所述发动机起动信号为模拟电压信号。

所述装置还包括DC电源芯片5，该DC电源芯片5分别与宽域氧传感器处理芯片2、微处理器4电连。

本实用新型的原理说明如下：

本实用新型不仅采用智能加热控制方式来降低宽域氧传感器1的故障率，而且当检测到宽域氧传感器1出现故障时，ECU6能及时收到反馈，提醒用户及时更换维修，提高了维修的便利性。具体控制原理如下：

宽域氧传感器的加热控制：参见图2，当发动机起动完成后，ECU6向微处理器3发出发动机起动信号，低电平有效，微处理器3接收到该信号后，先延迟一段时间T0，再向加热控制元件4发出控制指令，然后加热控制元件4控制宽域氧传感器1开始加热。微处理器3可采用PWM调制的方式来控制发出，起始加热电压为V1，占空比不超过50%，之后逐渐增加占空比，使电压按照一定斜率上升，在T1时刻，占空比达到最大，此时电压为Vmax（不要超过13V），达到氧化锆的激活温度，随后维持一段时间到T2。由于发动机排气温度也在给宽域氧传感器1加热，为了维持氧化锆的温度仅需要较小的V2即可，此时宽域氧传感器1可将温度信号发送给宽域氧传感器处理芯片2，待宽域氧传感器处理芯片2转化后发送给微处理器3，并由微处理器3内部闭环控制宽域氧传感器1的加热温度维持在750℃。

信号处理：参见图3，宽域氧传感器1被加热到750℃时，其敏感元件氧化锆活性被激发，此时宽域氧传感器1将空燃比信号输出给宽域氧传感器处理芯片2，宽域氧传感器处理芯片2将其转化成0﹣2.78V的模拟电压信号后输出给ECU6。

诊断处理：宽域氧传感器处理芯片2检测到宽域氧传感器1故障后，将诊断信号发送给微处理器3，然后微处理器3将空燃比电压信号提升至4V、将诊断电压信号提升至5V，ECU6识别到电压超出0﹣2.78V后控制故障灯点亮以通知驾驶员及时进行维修，并不再接收来自宽域氧传感器处理芯片2的空燃比模拟电压信号。

本实用新型所述DC电源芯片5用于为宽域氧传感器处理芯片2、微处理器3提供5V电源。

实施例1：

参见图1，一种宽域氧传感器信号处理装置，包括宽域氧传感器1、宽域氧传感器处理芯片2、微处理器3、加热控制元件4、DC电源芯片5，所述宽域氧传感器1的输入端通过加热控制元件4与微处理器3的输出端电连，宽域氧传感器1的输出端通过宽域氧传感器处理芯片2与微处理器3的输入端电连，DC电源芯片5分别与宽域氧传感器处理芯片2、微处理器4电连；所述微处理器3与ECU6通信连接，用于接收ECU6发出的发动机起动模拟电压信号并延迟T0后将加热控制指令发送给加热控制元件4，其中，所述T0为发动机排气管中水分干燥所需时间，还用于根据宽域氧传感器处理芯片2发出的温度信号产生加热指令，并将其发送给加热控制元件4，还用于接收诊断信号，并将该诊断信号的电压以及空燃比信号的电压提升至超出正常范围；所述宽域氧传感器处理芯片2与ECU6通信连接，用于接收宽域氧传感器1发出的空燃比信号，并将该空燃比信号转换成模拟电压信号后发送给ECU6，还用于接收宽域氧传感器1发出的温度信号并将其发送给微处理器3，还用于检测宽域氧传感器1的故障后将诊断信号发送给微处理器3；所述ECU6用于识别超出正常范围的诊断信号电压以及空燃比信号电压后控制故障灯点亮，并不再接收来自宽域氧传感器处理芯片2的空燃比模拟电压信号。