CN102842902A - 氮氧传感器氧泵保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮氧传感器氧泵保护电路，包括控制器M以及分别与控制器输出端连接的二极管D1—D3，所述二极管D1—D3分别并联设置在主泵、辅助泵以及测量泵的两端。本发明通过控制器控制各个氧泵的工作电压，并利用二极管的死区电压特性对各个氧泵的安全工作电压进行限定，从而使氮氧传感器的氧泵始终工作在安全的电压范围内，进一步保证氮氧传感器的测量精度。

Description

氮氧传感器氧泵保护电路
技术领域
本发明涉及一种保护电路，特别是一种氮氧传感器中保护氧泵的电路。
背景技术
节能减排已成为当今社会面临的共同问题，各国对空气质量的要求也越来越高，机动车尾气排放已经成为主要的大气污染物。目前，汽车发动机后处理系统中通常选用氮氧传感器来测量所排放的尾气中含有NOx的浓度，并根据氮氧传感器测量的NOx浓度值来采取相应的措施，降低NOx气体的排放，从而使排放的尾气符合国家标准的要求。
氮氧传感器芯片如图2所示，由数层氧化锆陶瓷压制而成，在第二层氧化锆压层中设置有两个空腔——第一空腔和第二空腔，第一空腔内设置有主泵，第二空腔内设置有辅助泵和测量泵，主泵、辅助泵和测量泵用于去除尾气中的O2、HC、CO、CO2等对最终NOx测试结果有影响的气体。氮氧传感器陶瓷芯片采用双空腔多电池结构，通过对空腔内的被测量气体进行分室、分级控制，实现对NOx的测量，原理如下：
气体通过第一扩散障7进入第一空腔室5，在该室中由主泵正极1和主泵负极2组成的主泵可以泵入或者泵出第一空腔室5中的O2，并将排气中没有完全氧化的成分（HC、CO和H2）进行氧化。这样，排气在第一空腔室中5只剩下没有分解的NOx和浓度很低（几个ppm）的O2。剩余气体经过第二扩散障8进入第二空腔室6，此时，由主泵正极1和辅助泵负极3组成的辅助泵进一步将剩余的氧离子泵出，使得气体中只剩下没有分解的NOx，此时，由主泵正极1和测量泵负极4组成的测量泵可以将NOx还原成N2和O2。 在测量电极上NOx被分解出来的O2被测量泵不断抽走，产生泵电流，而被抽走的O2与被分解的NOx有一定的关系，此时因抽走O2而产生的泵电流，即代表了气体中NOx的含量，即完成了NOx氮氧传感器对NOx气体的测量。
在主泵、辅助泵、测量泵的工作过程中，可能会出现泵电压过高的情况，即由控制电路施加的VP0、VP1、VP2电压过高，会造成主泵、辅助泵、测量泵的损坏，甚至使氮氧传感器在较长时间内工作在不稳定状态，影响测量工作的进行。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种氮氧传感器中氧泵的保护电路，以保证氧泵始终工作在可靠状态。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种氮氧传感器氧泵保护电路，包括控制器M以及分别与控制器输出端连接的二极管D1—D3，所述二极管D1—D3共阳极，二极管D1—D3的阳极端与氮氧传感器主泵正极连接，二极管D1的阴极端连接主泵负极，二极管D2的阴极端连接辅助泵负极，二极管D2的阴极端连接测量泵负极。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过控制器控制各个氧泵的工作电压，并在各个氧泵的电极之间并联连接一二极管，利用二极管的死区电压特性，当氧泵间的泵氧电压高于二极管的死区电压时，二极管导通，使泵氧间的电压抑制在安全电压范围内，避免了由于各氧泵在过大的电压下造成损伤，从而达到保护氧泵的目的，进一步保证了氮氧传感器陶瓷芯片的正常工作以及其最终的测量精度。
附图说明
图1为本发明的电路图。
图2为本发明在氮氧传感器芯片中的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行进一步详细说明。
   一种氮氧传感器氧泵保护电路，其电路图如1所示，包括控制器M和二极管D1、二极管D2和二极管D3，二极管D1、二极管D2和二极管D3共阳极，阳极端为A1端，二极管D1的阴极端为A2端，二极管D2的阴极端为A3端，二极管D3的阴极端为A4端。控制器根据反馈信号控制A1A2端、A1A3端和A1A4端的输出电压。
保护电路应用在氮氧传感器芯片中的结构示意图如图2所示。A1端接主泵正极1，A2端接主泵负极2，A3端接辅助泵负极3，A4端接测量泵负极4。主泵正极1、主泵负极2组成主泵氧泵，主泵正极1、辅助泵负极3组成辅助泵氧泵，主泵正极1、测量泵负极4组成测量泵氧泵。
控制器M分别对A1A2端、A1A3端、A1A4端给各氧泵施加电压，并且施加的电压在很小的范围内即可保证各氧泵的正常泵氧工作。其中A1端的电压固定且高于A2端、A3端、A4端的电压，控制器M通过反馈信号控制A2端、A3端、A4端输出控制施加在各氧泵上的电压大小。
保护电路中由于二极管D1、二极管D2、二极管D3死区电压的存在，当A1A2端的电压高于二极管D1的死区电压时，二极管D1便立即导通，使得A1A2端的电压不会超过二极管的死区电压，从而达到保护主泵正常工作的作用。
当A1A3端的电压高于二极管D2的死区电压时，二极管D2便立即导通，使得A1A3端的电压不会超过二极管的死区电压，从而达到保护辅助泵正常工作的作用。
当A1A4端的电压高于二极管的死区电压时，二极管D3便立即导通，使得A1A4端的电压不会超过二极管的死区电压，从而达到保护测量泵正常工作的作用。

Claims (1)

1.一种氮氧传感器氧泵保护电路，其特征在于：包括控制器M以及分别与控制器输出端连接的二极管D1—D3，所述二极管D1—3共阳极，二极管D1—D3的阳极端与氮氧传感器主泵正极连接，二极管D1的阴极端连接主泵负极，二极管D2的阴极端连接辅助泵负极，二极管D2的阴极端连接测量泵负极。
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