專利名稱：氮氧傳感器氧泵極限電流測量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流測量電路，特別是一種氮氧傳感器中氧泵極限電流的測量電路。
背景技術(shù)：
節(jié)能減排已成為當(dāng)今社會面臨的共同問題，各國對空氣質(zhì)量的要求也越來越高，機動車尾氣排放已經(jīng)成為主要的大氣污染物。目前，汽車發(fā)動機后處理系統(tǒng)中通常選用氮氧傳感器來測量所排放的尾氣中含有NOx的濃度，并根據(jù)氮氧傳感器測量的NOx濃度值來采取相應(yīng)的措施，降低NOx氣體的排放，從而使排放的尾氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。氮氧傳感器芯片如圖2所示，由數(shù)層氧化鋯陶瓷壓制而成，在第二層氧化鋯壓層中設(shè)置有兩個空腔一第一空腔和第二空腔，第一空腔內(nèi)設(shè)置有主泵，第二空腔內(nèi)設(shè)置有 輔助泵和測量泵，主泵、輔助泵和測量泵用于去除尾氣中的02、HC、CO、CO2等對最終NOx測試結(jié)果有影響的氣體。氮氧傳感器陶瓷芯片采用雙空腔多電池結(jié)構(gòu)，通過對空腔內(nèi)的測量氣體進(jìn)行分室、分級控制，實現(xiàn)對NOx的測量，原理如下
氣體通過第一擴散障7進(jìn)入第一空腔室5，在該室中由主泵正極I和主泵負(fù)極2組成的主泵可以泵入或者泵出第一空腔室5中的O2，并將排氣中沒有完全氧化的成分(HC、C0和H2)進(jìn)行氧化。這樣，排氣在第一空腔室中5只剩下沒有分解的NOx和濃度很低(幾個ppm)的02。剩余氣體經(jīng)過第二擴散障8進(jìn)入第二空腔室6，此時，由主泵正極I和輔助泵負(fù)極3組成的輔助泵進(jìn)一步將剩余的氧離子泵出，使得氣體中只剩下沒有分解的NOx，此時，由主泵正極I和測量泵負(fù)極4組成的測量泵可以將NOx還原成N2和02。在測量電極上NOx被分解出來的O2被測量泵不斷抽走，產(chǎn)生泵電流，而被抽走的O2與被分解的NOx有一定的關(guān)系，此時因抽走O2而產(chǎn)生的泵電流，即代表了氣體中的NOx含量，即完成了 NOx氮氧傳感器對NOx氣體的測量。在主泵、輔助泵、測量泵的工作過程中，由控制器對各個氧泵施加的VPO、VPU VP2電壓，以控制主泵、輔助泵、測量泵泵氧的能力，控制器通過讀取電流表IPO、IPU IP2的電流值來確定各個回路的的極限電流值。但在電壓的施加過程中，由于控制策略的要求，經(jīng)常會出現(xiàn)施加的電壓大于氧泵達(dá)到飽和電流所需的電壓，當(dāng)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氧泵所需極限電流電壓時，極限電流會發(fā)生突變，此時通過IPO、IPU IP2讀取的電流并不等于極限電流，因此會產(chǎn)生較大誤差，影響氮氧傳感器的測量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種氮氧傳感器氧泵極限電流的測量電路，能夠準(zhǔn)確測量氧泵的極限電流值，進(jìn)一步保證氮氧傳感器的測量精度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。氮氧傳感器氧泵極限電流測量電路，包括控制器，所述氮氧傳感器的主泵、輔助泵以及測量泵兩端分別并聯(lián)一測量支路，所述測量支路包括串聯(lián)連接的精密電阻和二極管，所述精密電阻兩端的電壓采樣信號端連接控制器的輸入端。
由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進(jìn)步如下。本發(fā)明應(yīng)用在氮氧傳感器中，用于測量氧泵的極限電流，無論氧泵的工作電壓多高，均能夠精確地測量出流過氧泵的極限電流，從而使控制器能夠準(zhǔn)確地為氧泵提供工作電壓，以進(jìn)一步保證氮氧傳感器的測量精度。


圖I為本發(fā)明的電路圖。
圖2為本發(fā)明在氮氧傳感器芯片中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合具體附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。氮氧傳感器氧泵保護(hù)電路，其電路圖如I所示，包括控制器M和三個測量支路，測量支路包括串聯(lián)連接的精密電阻和二極管，所述精密電阻兩端的電壓采樣信號端連接控制器M的輸入端。其中測量支路I包括串聯(lián)連接的精密電阻Rl和二極管D1，精密電阻Rl的一端連接控制器的Al輸出端，精密電阻Rl的另一端連接二極管Dl的正極，二極管Dl的負(fù)極連接控制器的A2輸出端。精密電阻Rl兩端的電壓采樣信號端連接控制器M的輸入端ADl和AD2，控制器M用于根據(jù)ADl和AD2端采集的信號，計算精密電阻Rl的端電壓。測量支路II包括串聯(lián)連接的精密電阻R2和二極管D2，精密電阻R2的一端連接控制器的Al輸出端，精密電阻R2的另一端連接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極連接控制器的A3輸出端。精密電阻R2兩端的電壓采樣信號端連接控制器M的輸入端AD3和AD4，控制器M用于根據(jù)AD3和AD4端采集的信號，計算精密電阻R2的端電壓。測量支路III包括串聯(lián)連接的精密電阻R3和二極管D3，精密電阻R3的一端連接控制器的Al輸出端，精密電阻R3的另一端連接二極管D3的正極，二極管D3的負(fù)極連接控制器的A4輸出端。精密電阻R3兩端的電壓采樣信號端連接控制器M的輸入端AD5和AD6，控制器M用于根據(jù)AD5和AD6端采集的信號，計算精密電阻R3的端電壓。極限電流測量電路應(yīng)用在氮氧傳感器芯片中的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。Al端接主泵正極1，A2端接主泵負(fù)極2，A3端接輔助泵負(fù)極3，A4端接測量泵負(fù)極4。主泵正極I、主泵負(fù)極2組成主泵氧泵，主泵正極I、輔助泵負(fù)極3組成輔助泵氧泵、主泵正極I、測量泵負(fù)極4組成測量泵氧泵?？刂破鱉分別通過A1A2端、A1A3端、A1A4端給各氧泵施加電壓，并且施加的電壓在很小的范圍內(nèi)即可保證各氧泵的正常泵氧工作。其中Al端的電壓固定且電壓高于A2端、A3端、A4端電壓，控制器M通過反饋信號控制A2端、A3端、A4端輸出控制電壓的大小。測試時，當(dāng)各氧泵施加電壓VPO、VPl、VP2的電壓小于二極管的死區(qū)電壓時，測量支路的旁通電流12、15、18等于0，此時測量的IP0=I1=I3、IP1=I4=I6、IP2=I7=I9。也就是說，電流表IPO、IPl、IP2測量的電流值即為氧泵的極限電流。當(dāng)控制器M對主泵施加的電壓VPO的電壓大于二極管Dl的死區(qū)電壓時，二極管Dl導(dǎo)通，此時，控制器M通過采集精密電阻Rl兩端的電壓信號ADl、AD2的值，計算出精密電阻Rl的端電壓，然后根據(jù)精密電阻Rl的阻值計算出流過精密電阻Rl的電流，即得到二極管Dl的旁通電流12的大小。最后通過公式I3=IP0-I2計算得出主泵的極限電流值13。 同理，當(dāng)控制器M對輔助泵施加的電壓VPl大于二極管D2的死區(qū)電壓時二極管D2導(dǎo)通，此時，控制器M通過采集精密電阻R2兩端的電壓信號AD3、AD4的值，計算出精密電阻R2的端電壓，然后根據(jù)精密電阻R2的阻值計算出流過精密電阻R2的電流，即得到二極管D2的旁通電流15的大小。最后通過公式I6=IP1-I5計算得出輔助泵的極限電流值16。當(dāng)控制器M對測量泵施加的電壓VP2大于二極管D3的死區(qū)電壓時二極管D3導(dǎo)通，此時，控制器M通過采集精密電阻R3兩端的電壓信號AD5、AD6的值，計算出精密電阻R3的 端電壓，然后根據(jù)精密電阻R3的阻值計算出流過精密電阻R3的電流，即得到二極管D3的旁通電流18的大小。最后通過公式I9=IP2-I8計算得出測量泵的極限電流值19。
權(quán)利要求
1.一種氮氧傳感器氧泵極限電流測量電路，包括控制器，其特征在于所述氮氧傳感器的主泵、輔助泵以及測量泵兩端分別并聯(lián)一測量支路，所述測量支路包括串聯(lián)連接的精密電阻和二極管，所述精密電阻兩端的電壓采樣信號端連接控制器的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮氧傳感器氧泵極限電流測量電路，包括控制器，所述氮氧傳感器的主泵、輔助泵以及測量泵兩端分別并聯(lián)一測量支路，所述測量支路包括串聯(lián)連接的精密電阻和二極管，所述精密電阻兩端的電壓采樣信號端連接控制器的輸入端。本發(fā)明應(yīng)用在氮氧傳感器中，用于測量氧泵的極限電流，無論氧泵的工作電壓多高，均能夠精確地測量出流過氧泵的極限電流，從而使控制器能夠準(zhǔn)確地為氧泵提供工作電壓，以進(jìn)一步保證氮氧傳感器的測量精度。
文檔編號G01N27/00GK102841113SQ201210330438
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月8日
發(fā)明者談洪亮, 尹亮亮, 宋巍, 倪銘, 于政 申請人:無錫隆盛科技股份有限公司