CN103777657B - 氧传感器加热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧传感器加热控制方法，在加热对象低端和高端进行控制，包括：对高端、低端开关采用PWM控制方式，调节PWM占空比；对低端开关PWM控制信号进行监控；当低端开关PWM为高，若上次进行了PID控制则采样输入电压值，重新计算PWM占空比，调节输入电压保存当前PWM占空比；若上次运行没有进行PID控制，将上次保存的PWM占空比设置为当前PWM占空比；当低端开关输出PWM为低，关闭高端开关PID控制，将占空比设置为0%；当低端开关由闭合切换到断开，使能高端开关的PID控制，并将PWM占空比设置为上次运行保存PWM占空比。本发明的氧传感器加热控制方法，在氧传感器加热对象双端进行控制，能使输入电压在稳定额定工作电压的同时，实现对氧传感器加热温度的控制。

Description

氧传感器加热控制方法

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，特别是涉及一种氧传感器加热控制方法。

背景技术

电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO）一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

现有的氧传感器加热控制方法对加热对象采用单端控制的方式；即，一端接控制电路、另一端接地，被称为高端控制；或一端接电源、另一端接控制电路，被称为低端控制。氧传感器的工作温度会通过专用芯片CJ125的处理，通过氧传感器特征阻抗来表征出来，现有的氧传感器加热控制方法（低端控制方法），如图1所示。氧传感器其加热电压额定为9V，最高不能超过12V，而单端控制只能针对一个控制目标，即氧传感器目前工作温度来进行控制。因此当电源大于12V时，存在输入电压超过加热电压极限值的情况。

如果采用普通的高低端同时控制方式，高端控制输入电压为9V，低端控制氧传感器工作温度，也无法实现将输入电压稳定在额定工作电压。因为当低端开关控制信号为低时（即低端开关打开时），由于不能构成回路，所以输入电压会处于电压值不定状态。这样当低端开关闭合时，由于PID控制的过反馈，仍然会以高于额定电压的电压作为输入对氧传感器进行加热，对氧传感器造成冲击，长期以往会降低氧传感器的使用寿命，造成不必要的损失。

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，就是微处理器输出不同的脉冲信号宽度，经积分后转换成不同幅值的模拟信号。脉冲越窄，则模拟信号幅值越低；脉冲越宽，则幅值越高。由于输入电压不同，单片机输出不同宽度的脉冲波，使输出稳定在9V。

PID控制是比例积分微分控制，PID控制通过比例、积分、微分的控制方法减少变量与期望值的误差，纠正调节控制系统的响应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在氧传感器加热对象双端（高端、低端）进行控制的方法，使输入电压在稳定额定工作电压的同时，实现对氧传感器加热温度的控制。

为解决上述技术问题，本发明的氧传感器加热控制方法在加热对象低端采用低端开关进行控制；同时，在加热对象的高端采用高端开关进行控制，包括：

对高端开关采用PWM控制方式，将输入电压作为控制目标,根据PID控制原理调节PWM占空比；低端开关采用PWM控制方式，将工作温度作为控制目标,根据PID控制原理调节PWM占空比；

对低端开关的PWM控制信号进行监控；

当低端开关输出的PWM为高时，即低端开关为闭合状态时，若上次运行进行了PID控制则采样输入电压值，根据PID控制原理重新计算PWM占空比，设置PWM占空比调节输入电压，保存当前PWM占空比；若上次运行没有进行PID控制，将上次保存的PWM占空比设置为当前PWM占空比；

当低端开关输出的PWM为低时，即低端开关为断开状态时，关闭高端开关的PID控制，将占空比设置为0%；

当低端开关由闭合状态切换到断开状态的瞬间，使能高端开关的PID控制，并将PWM占空比设置为上次运行保存的PWM占空比，之后则仍是通过PID控制，使输入电压稳定在氧传感器加热额定工作电压。

进一步改进，对高端开关采用1khz的PWM控制方式，将输入电压作为控制目标,根据PID控制原理每10ms调节一次PWM占空比；

低端开关采用2hz的PWM控制方式，将工作温度作为控制目标,根据PID控制原理每500ms调节一次PWM占空比。

本发明的氧传感器加热控制方法，在氧传感器加热对象双端（高端、低端）进行控制，通过监控低端输出的状态，来调节高端控制的输出及占空比，有效避免高端低端控制相互之间的影响，能使输入电压在稳定额定工作电压的同时，实现对氧传感器加热温度的控制；并且，避免了当低端开关闭合时，由于PID控制的过反馈，仍然会以高于额定电压的电压作为输入对氧传感器进行加热，对氧传感器造成的冲击，能延长氧传感器的使用寿命。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有氧传感器加热低端控制方法的流程图。

图2是本发明氧传感器加热高端控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明氧传感器加热控制方法，在氧传感器加热对象低端采用与现有技术相同的控制方法，如图1所示。

如图2所示，同时在加热对象的高端采用高端开关进行控制，包括：

对高端开关采用PWM控制方式，将输入电压作为控制目标,根据PID控制原理调节PWM占空比；低端开关采用PWM控制方式，将工作温度作为控制目标,根据PID控制原理调节PWM占空比；

对低端开关的PWM控制信号进行监控；

当低端开关输出的PWM为高时，即低端开关为闭合状态时，若上次运行进行了PID控制则采样输入电压值，根据PID控制原理重新计算PWM占空比，设置PWM占空比调节输入电压，保存当前PWM占空比；若上次运行没有进行PID控制，将上次保存的PWM占空比设置为当前PWM占空比；

当低端开关输出的PWM为低时，即低端开关为断开状态时，关闭高端开关的PID控制，将占空比设置为0%；

当低端开关由闭合状态切换到断开状态的瞬间，使能高端开关的PID控制，并将PWM占空比设置为上次运行保存的PWM占空比；

其中，可对高端开关采用1khz的PWM控制方式，根据PID控制原理每10ms调节一次PWM占空比；

低端开关采用2hz的PWM控制方式，根据PID控制原理每500ms调节一次PWM占空比。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种氧传感器加热控制方法，在加热对象低端采用低端开关进行控制，其特征是：同时，在加热对象的高端采用高端开关进行控制，包括：

对高端开关采用PWM控制方式，将输入电压作为控制目标,根据PID控制原理调节高端开关PWM占空比；低端开关采用PWM控制方式，将工作温度作为控制目标,根据PID控制原理调节低端开关输出PWM占空比；

对低端开关的PWM控制信号进行监控；

当低端开关输出的PWM控制信号为高时，即低端开关为闭合状态时，若上次运行进行了高端开关PID控制则采样输入电压值，根据PID控制原理重新计算高端开关输出PWM占空比，设置高端开关输出PWM占空比调节输入电压，保存当前高端开关输出PWM占空比；若上次运行没有进行高端开关PID控制，将上次保存的高端开关输出PWM占空比设置为当前高端开关输出PWM占空比；

当低端开关输出的PWM控制信号为低时，即低端开关为断开状态时，关闭高端开关的PID控制，将高端开关输出PWM占空比设置为0%；

当低端开关由闭合状态切换到断开状态的瞬间，使能高端开关的PID控制，并将高端开关输出PWM占空比设置为上次运行保存的高端开关输出PWM占空比。

2.如权利要求1所述氧传感器加热控制方法，其特征是：

对高端开关采用1khz的PWM控制方式，将输入电压作为控制目标,根据PID控制原理每1ms调节一次PWM占空比；

低端开关采用2hz的PWM控制方式，将工作温度作为控制目标,根据PID控制原理每500ms调节一次PWM占空比。