[发明专利]一种可输出参考泵电流的宽域废气氧传感器的控制器

说明书

本发明公开了一种可输出参考泵电流的宽域废气氧传感器的控制器，主要包括数字信号处理器、温度控制模块、泵电流控制模块、人机接口模块，该温度控制模块采用交流恒流源法测氧浓差电池的内阻间接检测传感器的温度，交流恒流源输出的直流偏置电流作为传感器的参考泵电流，并通过调节加热器两端电压进行温度控制；数字信号处理器上的模数转换器实现氧浓差电势和泵电流的信号采集。本发明能够输出宽域废气氧传感器所需的稳定参考泵电流，实现对传感器温度和泵电流进行高精度、实时控制，特别适用于汽车发动机空燃比的精确测量。

技术领域

本发明涉及汽车发动机空燃比检测领域，为一种宽域废气氧传感器的控制器，具体的说是针对需要外部提供参考泵电流的宽域废气氧传感器，以数字信号处理器(DSP)为核心，可实现对宽域废气氧传感器温度和泵电流进行高精度、实时控制的控制器，用于汽车发动机空燃比的精确测量。

背景技术

随着对汽车尾气排放和油耗要求的不断提高，传统的开关型氧传感器不能满足高排放标准和稀燃发动机空燃比控制的要求，取而代之的是测量范围更宽的宽域废气氧(Universal Exhaust Gas Oxygen，简称UEGO)传感器。它能够在全工况范围内提供准确的空燃比反馈信号给汽车电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)，提高ECU的控制精度，从而充分发挥三元催化转化器的作用，有效降低有害气体的排放。然而，UEGO传感器对工作温度有严格的要求，需要通过控制泵电流实现空燃比的检测。因此，UEGO传感器需要配套的UEGO控制器才可以正常工作，而控制器的性能决定了传感器的工作效果。

UEGO控制器通过检测UEGO传感器的氧浓差电池内阻间接检测传感器的温度，调节加热器两端的电压实现温度控制；通过驱动泵电池上的泵电流，使氧浓差电势维持在450mV,从而维持扩散室里的氧含量处于理论空燃比时的废气氧含量，此时通过检测泵电流即可计算汽车发动机的空燃比。需要外部提供参考泵电流的UEGO传感器应还需要通过UEGO控制器提供稳定的参考泵电流保证虚拟参考气体室有充足的氧气作为参比气体，例如德国Bosch公司的LSU4.9型UEGO传感器的参考泵电流为20uA。UEGO控制器主要的技术难点在于传感器的温度和泵电流控制精度和实时性。

目前现有的UEGO控制器大多数采用UEGO传感器的专用接口芯片作为UEGO控制器的接口电路，例如德国博世公司的CJ125，这种芯片内部采用模拟控制方法控制泵电流，导致控制精度较低。中国发明专利公布的一种宽域氧传感器控制器(李曦，王杰，冯江涛，蒋建华，许园武，洪升平，邵书竹.一种宽域氧传感器控制器，201610637514.7，申请日：2016.8.5)也是采用CJ125集成接口电路测量感应单元的内阻。少数采用模拟电路构成UEGO控制器，在中国发明专利公布的一种由模拟电路构成的车用气体燃料发动机的UEGO控制器(张欣，郭林福，刘建华，何涛.一种车用气体燃料发动机的宽域氧传感器控制器，申请发明专利，200810104698.6，申请日：2008.4.23.)。控制器包括加热模块、电源模块和控制模块，然而由模拟电路构成的UEGO控制器可靠性差，控制精度较低。目前未有文献提出可以获取UEGO传感器的氧浓差电池内阻大小的方法，在中国发明专利公布的一种UEGO传感器加热方法及其控制电路(周树艳，陆召振，张雷，杨鹏翔，寇伟，杨源飞.宽域氧传感器加热方法及其控制电路，201510658186.4，申请日：2015.10.12.)中，通过比较器电路来判断UEGO传感器的内阻值是否为达到工作温度时的大小，但不能准确的得到内阻的大小，导致温度控制稳态精度低。中国发明专利公布的一种宽域氧传感器的控制器(章晓娟，谢建军，邹杰，简家文，李辉，周詹云.一种宽域氧传感器的控制器，201710306299.7，申请日2017.5.4)同样利用比较电路判断温度，不能得到准确的内阻值，温度控制精度不高。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足之处，针对需要外部提供参考泵电流的UEGO传感器，提供一种可输出参考泵电流的宽域废气氧传感器的控制器，以期能输出宽域废气氧传感器所需的稳定参考泵电流，实现对传感器温度和泵电流进行高精度、实时控制，从而适用于汽车发动机空燃比的精确测量。