一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路的制作方法

本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路。

背景技术：

随着世界各国汽车尾气排放法规的越来越严格，汽车氧传感器是现代汽车中一个非常重要的传感器，它被用来监测发动机尾气中氧的含量，不同的氧含量下氧传感器输出不同的电压信号，反馈给发动机控制器ecu，ecu根据收到的电压信号控制喷油量、进气量的大小，调整空燃比以达到最佳空燃比14.7:1，从而达到省油、提高燃料效率、减少污染等目的。

汽车氧传感器通常安装在排气系统中，直接与排气气流接触。一般在汽车的三元催化器前安装一个前氧传感器用于发动机的闭环控制，在三元催化器后安装一个后氧传感器用于检测前氧传感器和三元催化器工作是否正常。

汽车氧传感器的陶瓷传感材料在700℃或更高的温度下，在内阻小于几十欧姆的状态下才能有效的传导氧离子，但是发动机在冷启动和部分工况下的排气管温度远远低于700℃。而发动机在冷启动和部分工况下的排气管温度远远低于700℃时,氧传感器的内阻高达几千欧姆以上，输出信号是不能反映氧含量的，如果用这种工况下输出的信号给ecu做空燃比控制，反而会增大尾气污染。所以需要对氧传感器的内阻进行检测。

同时，氧传感器在使用中，由于老化、中毒、积碳等原因，也会使得氧传感元件的内阻增加，使得汽车在运行中出现怠速不稳、加速无力、油耗增加、尾气超标等故障。因此更需要对氧传感器的内阻进行检测来诊断氧传感器的故障。因为会改变氧传感器的输出信号幅值，所以原始的测量方法只有在实验室里测量或是氧传感器断开下测试，无法实时测量，

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路。本发明提供的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，可以在车辆工作过程中实时检测，不影响氧传感器信号的输出和发动机的工作。通过实时的检测氧传感器的内阻，可以准确判断氧传感器的内阻，优化氧传感器输出电压，继而准确计算出空燃比。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，包括：

高频信号整形电路：用以接收高频信号并对所述高频信号进行整形，继而形成标准的高频注入信号；

频伏转换电路：用以将注入的高频信号转化为电压信号，所述电压信号的大小随氧传感器内阻ri变化而变化；

氧传感器内阻ri以及向所述检测电路供电的电源模块，其中，所述高频信号输入高频信号整形电路，所述高频信号整形电路的输出端与频伏转换电路的输入端电气连接，所述频伏转换电路与氧传感器内阻ri电气连接，所述频伏转换电路的输出端输出与氧传感器内阻ri对应的电压信号幅值。

上述的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，其中，还包括反馈回路，所述反馈回路用以将所述电压信号功率放大，所述频伏转换电路的输出端与反馈回路的输入端电气连接。

上述的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，其中，所述高频信号整形电路包括一阶滤波电路模块、分压电路模块、抑制高频的共模扰动模块，所述高频信号输入一阶滤波电路模块，所述一阶滤波电路模块的输出端与分压电路模块的输入端连接，所述分压电路模块的输出端与抑制高频的共模扰动模块的输入端连接，所述抑制高频的共模扰动模块的输出端与频伏转换电路的输入端连接。

上述的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，其中，所述一阶滤波电路模块包括第六电阻r6、第七电阻r7、稳压管z与第四电容c4，所述第四电容c4的一端分别连接第六电阻r6和第七电阻r7，另一端接地；所述稳压管z的一端分别连接第六电阻r6和第七电阻r7，另一端接地。

上述的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，其中，所述抑制高频的共模扰动模块包括第三电容c3、第一运算放大器u1，所述第三电容c3跨接到第一运算放大器u1的输入正端和输入负端。

上述的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，其中，所述分压电路模块包括第四电阻r4与第五电阻r5，所述第一运算放大器u1的输入负端分别连接第四电阻r4与第五电阻r5，所述第一运算放大器u1的输入负端就通过第五电阻r5接地。

上述的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，其中，所述频伏转换电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1,第二电容c2，所述第一电容c1的一端连接到氧传感器内阻ri的输出口，另一端分别连接第一电阻r1、第二电阻r2；所述第一电容c1通过第一电阻r1与第一运算放大器u1的输出端连接；所述第二电容c2的一端连接到第二电阻r2，另一端接地。

上述的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，其中，所述反馈回路包括第三电阻r3、第九电阻r9、与第二运算放大器u2，所述第二运算放大器u2的输入正端依次连接第三电阻r3、第二电容c2，并通过第三电阻r3、第二电容c2接地，所述第二运算放大器u2的输入负端与其输出端连接，所述第二运算放大器u2的输入负端与第九电阻r9连接，所述第二运算放大器u2的输出端与第九电阻r9连接。

上述的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，其中，还包括第八电阻r8，所述第八电阻的一端与电源模块连接，所述第八电阻r8的另一端分别于第七电阻r7、高频信号输入口连接；所述第四电阻r4的一端与电源模块连接，另一端第一运算放大器u1的输入负端连接。

本发明提供一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，通过实时的检测氧传感器的内阻，可以准确判断氧传感器的内阻，优化氧传感器输出电压，准确计算出空燃比。同时，可以准确诊断出氧传感器的失效状态，避免因氧传感器的失效，造成的排放污染。高频注入信号和氧传感器的输出信号由于处在不同的频域，不影响氧传感器的信号输出，实现了在车辆工作中，实时检测氧传感器的内阻。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路的原理框图；

图2是本发明一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1-2所示，一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，包括高频信号整形电路10、频伏转换电路20、反馈回路30、氧传感器内阻ri50以及向所述检测电路供电的电源模块vdd40，所述高频信号输入高频信号整形电路10，所述高频信号整形电路10的输出端与频伏转换电路20的输入端电气连接，所述频伏转换电路20与氧传感器内阻ri50电气连接，所述频伏转换电路20的输出端与反馈回路30的输入端电气连接。

在上述电路中：

高频信号整形电路10：用以接收高频信号并对所述高频信号进行整形，继而形成标准的高频注入信号；

频伏转换电路20：用以将注入的高频信号转化为电压信号，所述电压信号的大小随氧传感器内阻ri变化而变化；频伏转换电路是将注入的高频测试信号转化为可测量的电压信号，此电压信号的大小由氧传感器的内阻决定。

反馈回路30：所述反馈回路用以将所述电压信号功率放大。由于频伏转换电路生成的电压信号幅值太小，需要由反馈放大电路将此信号整形并放大数十倍，得到一个0-5v范围内的电压值，进一步便于采样。

上述高频信号整形电路10包括一阶滤波电路模块11、分压电路模块12、抑制高频的共模扰动模块13，所述高频信号输入一阶滤波电路模块11，所述一阶滤波电路模块11的输出端与分压电路模块12的输入端连接，所述分压电路模块12的输出端与抑制高频的共模扰动模块13的输入端连接，所述抑制高频的共模扰动模块13的输出端与频伏转换电路20的输入端连接。

上述一阶滤波电路模块11包括第六电阻r6、第七电阻r7、稳压管z与第四电容c4，所述第四电容c4的一端分别连接第六电阻r6和第七电阻r7，另一端接地；所述稳压管z的一端分别连接第六电阻r6和第七电阻r7，另一端接地。

上述分压电路模块12包括第四电阻r4与第五电阻r5，所述第一运算放大器u1的输入负端分别连接第四电阻r4与第五电阻r5，所述第一运算放大器u1的输入负端就通过第五电阻r5接地。

上述抑制高频的共模扰动模块13包括第三电容c3、第一运算放大器u1，所述第三电容c3跨接到第一运算放大器u1的输入正端和输入负端。

上述频伏转换电路20包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1,第二电容c2，所述第一电容c1的一端连接到氧传感器内阻ri的输出口，另一端分别连接第一电阻r1、第二电阻r2；所述第一电容c1通过第一电阻r1与第一运算放大器u1的输出端连接；所述第二电容c2的一端连接到第二电阻r2，另一端接地。

上述反馈回路30包括第三电阻r3、第九电阻r9、与第二运算放大器u2，所述第二运算放大器u2的输入正端依次连接第三电阻r3、第二电容c2，并通过第三电阻r3、第二电容c2接地，所述第二运算放大器u2的输入负端与其输出端连接，所述第二运算放大器u2的输入负端与第九电阻r9连接，所述第二运算放大器u2的输出端与第九电阻r9连接。

上述的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，其中，还包括第八电阻r8，所述第八电阻的一端与电源模块vdd连接，所述第八电阻r8的另一端分别于第七电阻r7、高频信号输入口连接；所述第四电阻r4的一端与电源模块vdd连接，另一端第一运算放大器u1的输入负端连接。

本发明提供的一种基于高频注入的氧传感器内阻的检测电路，由注入信号口输入高频信号，此高频信号经过第一运算放大器u1、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第三电容c3、第四电容c4和稳压管z1的组成的整形电路进行波形的整形，此信号经过由氧传感器内阻ri、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1和第二电容c2组成频伏转换电路，产生一个电压信号，该电压信号的幅值和氧传感器内阻ri的值有关，通过采样该电压的幅值，可以得出氧传感器内阻ri的值。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

当然，对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。