CN101833052A - 一种汽车氧传感器加热器的故障诊断电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车氧传感器加热器的故障诊断电路，属于汽车电子技术领域。该诊断电路中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的一端连在一起，第一电阻R1的另一端与汽车氧传感器加热器的驱动信号输出端相连，第二电阻R2的另一端与故障诊断电路电源相连，第三电阻R3的另一端与电容C0的一端相连，相连后的公共端接地，第四电阻R4的另一端与电容C0的另一端相连，相连后的公共端为故障诊断电路的诊断信号Vdiag的输出端。本发明诊断电路可以实现对电源短路、对地短路和开路三种故障的诊断，氧传感器加热器的驱动不再局限于具有诊断功能的驱动芯片，节省系统的驱动端口。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车氧传感器加热器的故障诊断电路，属于汽车电子技术领域。
背景技术
随着汽车工业的发展，汽车尾气所带来的环境污染问题日益严重。为了有效地控制汽车尾气，降低排放污染，大多数汽车在发动机排放系统中安装了三元催化转化器用以净化尾气。但是空燃比(以下简称A/F)一旦偏离理论值(14.7∶1)，三元催化剂对排放物的净化能力会急剧下降。因此在汽车排气管道内安装氧传感器，根据废气口的氧浓度测定空燃比，将氧传感器的信号反馈到汽车电子控制单元(以下简称ECU)中，用来微调燃料的喷射量，尽可能控制A/F收敛于理论值(14.7∶1)，既降低排污量又节省能源。如果氧传感器发生故障会造成其反馈信号出现异常，从而ECU失去混合气空燃比的调节，排放恶化，污染环境。因而必须及时排除故障或更换器件。导致氧传感器出现故障的原因如下：使用含铅汽油导致氧传感器中毒；润滑油及传感器的胶垫和涂剂导致传感器硅中毒；积碳导致传感器信号失真；氧传感器破碎失效；电加热器故障造成传感器在发动机启动及低温时不工作。
目前使用的氧传感器有氧化锆和氧化钛两种，应用最多的为氧化锆式氧传感器。氧化锆在温度超过350℃后，才能进行正常的工作。因此当加热器电阻丝烧蚀后，氧传感器很难达到正常的工作温度，从而失去作用。因此及时准确的检测出氧传感器加热器的故障，排除故障或更换器件对于氧传感器正常工作是非常重要的。
通常对于加热器的故障，在将氧传感器拆除的情况下可以通过万用表测量氧传感器接线端中加热器端子和搭铁端子间的电阻来检测，或者在安装状态下通过驱动芯片自身的返回值来实现诊断，要求选用有诊断功能的驱动芯片，而且可以诊断出来的故障也受到驱动芯片的本身的限制。
发明内容
本发明的目的是提出一种汽车氧传感器加热器的故障诊断电路，使得氧传感器加热器的驱动不再局限于具有诊断功能的驱动芯片，节省系统的驱动端口。
本发明提出的汽车氧传感器加热器的故障诊断电路，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和电容R0；所述的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的一端连在一起；所述的第一电阻R1的另一端与汽车氧传感器加热器的驱动信号输出端相连；所述的第二电阻R2的另一端与故障诊断电路电源相连；所述的第三电阻R3的另一端与电容C0的一端相连，相连后的公共端接地；第四电阻R4的另一端与电容C0的另一端相连，相连后的公共端为故障诊断电路的诊断信号Vdiag的输出端。
本发明提出的汽车氧传感器加热器的故障诊断电路，其优点是：使用分立器件架构诊断电路，根据诊断电路中的器件参数设置诊断阈值，根据诊断电路的输出电压Vdiag与诊断阈值的关系实现氧传感器加热器的诊断。与传统氧传感器加热器的诊断方法相比，可以实现对电源短路、对地短路和开路三种故障的诊断，氧传感器加热器的驱动不再局限于具有诊断功能的驱动芯片，节省系统的驱动端口。
附图说明
图1是本发明提出的汽车氧传感器加热器的故障诊断电路的电路图。
具体实施方式
本发明提出的汽车氧传感器加热器的故障诊断电路，其电路图如图1所示，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和电容R0；所述的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的一端连在一起；所述的第一电阻R1的另一端与汽车氧传感器加热器的驱动信号输出端相连；所述的第二电阻R2的另一端与故障诊断电路电源相连；所述的第三电阻R3的另一端与电容C0的一端相连，相连后的公共端接地；第四电阻R4的另一端与电容C0的另一端相连，相连后的公共端为故障诊断电路的诊断信号Vdiag的输出端。
根据诊断电路特性，在氧传感器加热状态下，在发生对电源短路故障时，所述诊断电压Vdiag_on_scb和正常情况下Vdiag_on_normal是有区别的；在停止加热状态下，在发生对地短路故障、开路故障时，所述诊断电压Vdiag_close_scg、Vdiag_close_oc和正常情况下Vdiag_close_normal是有区别的。
以下结合附图，详细介绍本发明诊断电路的工作原理和工作过程：
1、分别计算各种工作情况下，汽车氧传感器加热器的故障诊断电路的输出电压Vdiag：
(1)氧传感器加热器驱动信号正常情况下，汽车氧传感器在加热状态时，诊断电路的输出电压Vdiag_on_normal；
(2)氧传感器加热器驱动信号正常情况下，汽车氧传感器在停止加热状态时，诊断电路的输出电压Vdiag_close_normal；
(3)氧传感器加热器驱动信号对电源短路情况下，汽车氧传感器在加热状态时，诊断电路的输出电压Vdiag_on_scb；
(4)氧传感器加热器驱动信号对地短路情况下，汽车氧传感器在停止加热状态时，诊断电路的输出电压Vdiag_close_scg；
(5)氧传感器加热器驱动信号对地短路情况下，汽车氧传感器在停止加热状态时，诊断电路的输出电压Vdiag_close_oc；
2、根据计算结果设定氧传感器加热器对电源短路阈值(V_SCB_DIAG)和对地短路阈值(V_SCG_DIAG)；
3、ECU每1毫秒对诊断电路输出的诊断电压Vdiag进行更新；
4、ECU每10毫秒根据氧传感器加热器的工作情况和诊断电路的输出电压Vdiag对氧传感器加热器进行诊断：氧传感器加热时，若诊断电路的输出电压Vdiag小于对电源短路阈值(V_SCB_DIAG)，则认为氧传感器加热器正常；若诊断电路的输出电压Vdiag大于对电源短路阈值(V_SCB_DIAG)，则认为氧传感器加热器对电源短路。氧传感器停止加热时，若诊断电路的输出电压Vdiag大于对电源短路阈值(V_SCB_DIAG)，则认为氧传感器加热器正常；若诊断电路的输出电压Vdiag大于对地短路阈值(V_SCG_DIAG)，且小于对电源短路阈值(V_SCB_DIAG)，则认为氧传感器加热器开路；若诊断电路的输出电压Vdiag小于对地短路阈值(V_SCG_DIAG)，则认为氧传感器加热器对地短路。
在诊断电路中，诊断电压Vdiag为方波信号，一阶滤波电路的时间常数选取不当时，经滤波后会使方波信号变为积分信号，出现非标准电压值，超出故障诊断的范围。为了尽量缩短诊断电压Vdiag出现非标准电压的时间，降低误报风险，R4、C0需要选取合适的阻容值，调整电路中的一阶滤波电路的时间常数。
Claims (1)
1.一种汽车氧传感器加热器的故障诊断电路，其特征在于该电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和电容R0；所述的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的一端连在一起；所述的第一电阻R1的另一端与汽车氧传感器加热器的驱动信号输出端相连；所述的第二电阻R2的另一端与故障诊断电路电源相连；所述的第三电阻R3的另一端与电容C0的一端相连，相连后的公共端接地；第四电阻R4的另一端与电容C0的另一端相连，相连后的公共端为故障诊断电路的诊断信号Vdiag的输出端。
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