一種氮氧傳感器的加熱檢測裝置及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車尾氣處理技術領域，更具體地，涉及一種氮氧傳感器的加熱檢測裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]汽車排放的尾氣已經成為大氣NOx污染物的主要來源，由于國家尾氣排放標準的提高，需要對尾氣中的NOx排放量進行實時檢測和處理，而氮氧傳感器是該檢測系統(tǒng)中的核心部件之一。
[0003]氮氧傳感器由電化學層與加熱層組合而成，電化學層主要完成一系列的電化學及催化分解反應，以實現(xiàn)對NOx氣體的測量；加熱層主要給氮氧傳感器加熱，使之達到電化學層電化學及催化反應所需的溫度。氮氧傳感器的加熱層采用Pt熱電阻結構，根據(jù)測量的Pt熱電阻的電阻值判定氮氧傳感器的工作溫度，從而進一步控制氮氧傳感器的工作溫度，以保證氮氧傳感器的正常工作。然而，現(xiàn)有的方法中，氮氧傳感器的加熱過程和檢測過程同時進行，無法精確的測量出氮氧傳感器加熱層Pt熱電阻在某一特定溫度下的電阻值，從而無法精確的測量出氮氧傳感器的溫度；其次，由于現(xiàn)有的氮氧傳感器采用恒定電壓連續(xù)加熱，那么在其控制電路上就需要另外添加一 0.2 Ω?0.5Ω的定值電阻，控制電路中會有IA?2A的電流通過此定值電阻，導致此電阻產生較大的功耗，使得電路板溫度升高，影響控制電路上的芯片正常工作。而且通常Pt熱電阻采取兩線式測量方法，測得的Pt熱電阻值并不精確，因此目前沒有一種可以保證氮氧傳感器在600°C?800°C的溫度下正常工作的方法。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供了一種氮氧傳感器的加熱檢測裝置及其控制方法，其目的在于保證氮氧傳感器在600°C?800°C的溫度下正常工作。
[0005]本發(fā)明提供了一種氮氧傳感器的加熱檢測裝置，包括加熱檢測模塊、電壓轉換模塊和單片機；所述加熱檢測模塊用于為氮氧傳感器加熱層Pt熱電阻加熱并實時監(jiān)測氮氧傳感器加熱層Pt熱電阻的電阻值；所述加熱檢測模塊包括第一開關K1、第二開關K2、恒流源、第一電阻Rl和第二電阻R2;所述第一開關Kl的一端用于與外接電源的第一輸出端連接，所述第一開關Kl的控制端與所述單片機的第一控制端連接；所述恒流源的輸入端與所述第一開關Kl的另一端連接，所述第二開關K2的一端用于與所述外接電源的第一輸出端連接，所述第二開關K2的控制端與所述單片機的第二控制端連接；所述恒流源的輸出端和所述第二開關K2的另一端均連接至氮氧傳感器的Pt熱電阻的正極；所述第一電阻Rl與所述第二電阻R2依次串聯(lián)連接在所述第二開關K2的另一端與地之間，所述第一電阻Rl與所述第二電阻R2的串聯(lián)連接端與所述單片機的第一電壓采集端連接；所述電壓轉換模塊的輸入端連接至所述外接電源的第二輸出端，所述單片機的電源輸入端與所述電壓轉換模塊的輸出端連接，所述單片機的第二電壓采集端與所述氮氧傳感器的Pt熱電阻的參考極連接；所述單片機用于根據(jù)采集的電壓獲得氮氧傳感器的溫度，并控制所述第一開關Kl或者所述第二開關K2的開合使得氮氧傳感器的工作溫度保持在600°C?800°C。
[0006]其中，所述加熱檢測模塊還包括與所述第二電阻R2并聯(lián)連接的穩(wěn)壓管D1。
[0007]本發(fā)明還提供了一種氮氧傳感器的加熱檢測裝置的控制方法，包括下述步驟:
[0008]單片機按照50Hz?200Hz的頻率控制第一開關Kl或第二開關K2閉合；加熱時，單片機控制第二開關K2閉合且第一開關Kl關斷；檢測時，單片機控制第一開關Kl導通且第二開關K2關斷，單片機根據(jù)檢測的氮氧傳感器實時溫度來反饋調整加熱信號的占空比，調整加熱時間，從而使得氮氧傳感器保持在600°C?800°C的工作范圍內。
[0009]其中，所述單片機發(fā)送的加熱控制信號和檢測控制信號均為矩形脈沖信號。
[0010]其中，單片機在每一次發(fā)送加熱信號前先發(fā)送溫度檢測信號，從而獲取氮氧傳感器實時溫度。
[0011]本發(fā)明由于在時間上將加熱部分和檢測部分分開進行，保證了測量時氮氧傳感器不在加熱狀態(tài)，從而可以精確的測量出其在某一狀態(tài)下的特定溫度。其次，本發(fā)明的控制電路中不需要另外添加0.2Ω?0.5Ω的定值電阻，減少了控制電路板的發(fā)熱量，保證電路板上的芯片在額定工作溫度范圍內正常工作。再次，采用三線式的Pt熱電阻測量方法，降低了 Pt熱電阻加熱引線對測量結果的影響，使得測量結果更加精確。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例提供的氮氧傳感器的加熱檢測裝置的電路圖。
[0013]圖2為本發(fā)明所施加的加熱電壓示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明所施加的檢測電流示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明的氮氧傳感器加熱層Pt熱電阻示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明通過檢測氮氧傳感器中加熱層Pt熱電阻的電阻值來檢測氮氧傳感器的工作溫度，并通過控制Pt熱電阻的加熱時間來控制氮氧傳感器的溫度，以保證氮氧傳感器能夠在600°C?800°C的溫度下精確測量尾氣中NOx的含量。
[0018]圖1示出了本發(fā)明實施例提供的氮氧傳感器的加熱檢測裝置的電路圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。
[0019]本發(fā)明提供的氮氧傳感器的加熱檢測裝置I包括加熱檢測模塊11、電壓轉換模塊12和單片機13，外接電源2為加熱檢測模塊11供電，通過單片機13控制第一開關Kl和第二開關K2的閉合實現(xiàn)加熱和檢測控制。
[0020]其中加熱檢測模塊11用于為氮氧傳感器加熱層Pt熱電阻加熱，外接電源2經過第二開關K2與氮氧傳感器加熱層Pt熱電阻的正極連接，Pt熱電阻的負極接地，Pt熱電阻的參考極與單片機13連接。其中，外接電源2可以提供氮氧傳感器的加熱電壓，外接電源2可以經過電壓轉換模塊12后為單片機13提供穩(wěn)定的正常工作電壓。
[0021]加熱檢測模塊11用于實時監(jiān)測氮氧傳感器加熱層Pt熱電阻的電阻值，外接電源2經過第一開關Kl與恒流源輸入端連接，恒流源輸出端與Pt熱電阻的正極連接，恒流源的輸出端與第一電阻Rl連接，第一電阻Rl與第二電阻R2串聯(lián)，第二電阻R2的一端與單片機13連接，第二電阻R2的另一端接地。
[0022]本發(fā)明的加熱檢測控制方法將加熱控制和檢測控制分開設置，并通過單片機實現(xiàn)加熱過程和檢測過程相互分離的工作狀態(tài)，從而使得測量的氮氧傳感器加熱層Pt熱電阻的電阻值更加精確。
[0023]本發(fā)明采用三線式的測量方法測量氮氧傳感器加熱層Pt熱電阻，Pt熱電阻的正極與Pt熱電阻的參考極之間為加熱引線，Pt熱電阻的參考極與Pt熱電阻的負極之間為加熱引線和加熱電阻。相比較與以往的兩線式測量方法，可去除加熱弓I線對測得的Pt熱電阻電阻值的影響，使得測量結果更加準確。
[0024]單片機根據(jù)Pt熱電阻的電阻值判定氮氧傳感器的工作溫度，從而調整對Pt熱電阻的加熱時間，可靠的保證氮氧傳感器始終工作在穩(wěn)定的溫度下，進一步提高尾氣中NOx的測量。
[0025]下面將結合具體實施例子和附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0026]加熱檢測模塊11用