汽车尾气检测控制系统.ppt

1、汽车尾气检测控制系统 传感器的控制检测部分 xxxx 2014-07-21Page 2 1.的工作条件n 氮氧化物传感器只有在一定的条件下才能达到最佳测量工作状态。由上一次的分析知，传感器的 陶瓷敏感层的离子导电性能受温度的影响大，也就影响了输出Nernst电压。同时温度也会影响两个测量腔室的压力，也会影响氧气的浓度，从而影响氧气的扩散速率。所以氮氧化物传感器的需要供一个适当的温度工作条件。n 氮氧化物传感器在测量 时，需要将第一腔室内的氧气分压力，稳定在一个恒定的范围内。Page 32.的控制检测单元n控制检测单元结构图Page 43.控制检测单元控制方案实现3.1温度控制 传感器属于平面型

2、，传感器的基板中集成有加热器，通过外部电源供电加热传感器的第一泵单元，氧浓度测量敏感单元和第二泵单元。(1)控制原理 为了控制温度首先要测量温度，传感器的氧气测量部分，由于其本身材料的特殊性，使，它可以用作一个温度敏感元件。即它的内阻 随温度变T化而变化，通过建立温度T与内阻 之间的定量关系，即可通过测量内阻 测量温度。将氧传感器的最佳工作温度T0,设置我为温度控制的设定温度 实际测量温度为 t ,通过偏差 ，采用一定的控制算法控制加热Page 5器的加热电压，即温度采用单闭环控制。图1 温度与内阻之间的关系曲线Page 6n温度控制原理框图如图2所示。图2 温度控制原理框图Page 7n温度

3、测量方案 为了测量氧浓度检测单元的内阻，我们可以在测量氧浓度之前给该单元加载一个恒流源 ，即在该单元两侧形成电压降落 ,由 确定 。Page 83.2第一泵单元控制n 通过第一泵单元控制第一腔室的氧分压是为了保证第二腔室 的准确测量。（1）控制原理 第一腔室的氧分压被控制在某一指定值 ，也即对应一定的氧浓度值 ,也即对应一定的Nernst电压 。实际测量的电压为 ，实际测量Nernst电压 反应了第一腔室的实际氧浓度，为了将氧浓度控制到 ，第一腔室的氧气必须要通过第一泵单元泵入泵出。所以通过实际输出电压Nernst电压 定的Nernst电压 之间的偏差 经过一定的控制算法运算后，输出一定的控制

4、电压 至第一泵单元将氧气泵入泵出。Page 9n控制方案实现框图如图3所示。图3 第一泵单元控制原理框图Page 103.3 第一泵电流检测n 在第一泵单元控制回路中的电流 通过测量回路中某个电阻 R 的电压 ,再经过微处理器的相应运算即可得到值 Page 113.4 第二泵单元控制n 第二泵单元的作用是将第二腔体中 分解后产生的 抽出形成泵电流 ,第二泵单元外加的一常电压。其泵电压的大小根据极限电流原则来确定。Page 123.5 第二泵单元电流检测n 在第一泵单元控制回路中的电流 通过测量回路中某个电阻 R 的电压 ,再经过微处理器的相应运算即可得到值 。Page 13 4 传感器控制单元

5、框图如图4所示。图4 传感器控制单元框图Page 14 5.传感器的测量过程Page 15确定 和 的另一种方法 n一般方法为由 确定氧气的浓度，由 和 确定氮氧化物的浓度。n当第一腔室中的氧气浓度为零即 时，第二泵电流 则只受第二腔室中的氮氧化物浓度影响，即第二泵电流 以一定的变化率跟随第二腔室中的氮氧化物浓度变化而变化。这一恒定变化率称为增益（gain）根据一般测量步骤可知，进入第二腔体中的气体中还包含有低浓度的氧气，这部分氧气则会影响 的值。因此我们可以选择一个标准氮氧化物传感器和标准测量气体。测量气体不含有氮氧化物，此时测量的 只跟随测量气体中的氧气浓度变化，那么这种第二泵和电流称为

6、Page 16n偏置offset特性，这样测量而得偏置特性存于ROM 54中n 一般随第一腔室中的氧气浓度变化，但是有氮氧化物部分分解的影响，为了消除这一影响，我们可以通过一个标准氮氧化物传感器和标准测量气体，其中测量气体中不含有氮氧化物，那么此时测得的 只收废气中的原始氧气浓度影响，那么此时 和氧气浓度之间的关系称为标准 特性，存于ROM54中。同时 受测量元件的温度影响比较大，为了补偿其所受温度的影响，我们可以通过一标准氮氧化物传感器，测量出 与温度之间的标准特性关系，存于ROM54中，当 实际测量出 时，则可以根据这一温度影响标准特性关系Page 17n确定温度校正量。n在实际测量时，前

7、面提到的增益gain会随、氧气的浓度变化而不同，因此我们可以根据一个标准氮氧化物传感器针对不同氧浓度测量出相应的增益gain，这种gain与氧浓度之间的线性近似关系称为gain特性，存于ROM54中。n以上所述特性关系都以提前测量好，只针对某一个氮氧化物传感器。n则根据以上分析，可以总结出以下具体实现方案：首先测量内阻RVS,检测出 和 ，然后根据 ROM54 中 特性对 进行校正，从数据存储区读取校正量。Page 18n根据测量得到的内阻转换得到温度T,然后根据 存于ROM54中的 与温度之间的标准特性关，对 进行温度补偿，从数据存储区66中获得温度补偿量。此时 已得到校正，即可得到氧气浓度，所以可以对 进行偏置（offset）校正,根据标准偏置特性得到偏置电流 ,从而可以得到进过偏置校正之后的电流 。接下来我们针对已被校正的 所对应的氧气浓度对 进行增益（gain）校正，根据数据存储区66中的增益校正数据得到增益校正系数，得到完全校正的第二泵电流Page 19 n从而根据 确定氮氧化物浓度。n 这种方法的缺点是需要针对每一个特定的氮氧化物传感器测量出其标准 特性，温度特性，偏置特性和增益特性。数据存储区66，则需要针对不同的氮氧化物传感器更新数据信息。