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车用氧传感器检测系统的设计与分析

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《轿车情报》2017年第10期

摘要:本检测系统基于车用氧传感器的工作原理,通过混合气体CO、O2、H2、C3H6、NO、N2、CO2等一定浓度的配比,再通过加热水蒸气的产生并混合到经过混合配比的气体中,形成准确的排气空燃比λ,模拟汽车发动机燃烧产生的废气对车用氧传感器的性能进行检测,试验结果表明,该检测系统能较好的完成车用氧传感器性能参数的检测,符合汽车行业标准对车用氧传感器的试验要求,可为同类检测系统的研发提供一定的参考价值。

关键词:车用氧传感器;混合气体配比;空燃比λ;汽车废气;汽车行业标准

氧传感器是电喷发动机(指装备电子控制燃油喷射系统的发动机)控制系统中关键的传感部件,是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。为获得高排气净化率,降低排气中一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物成份(NOx),广泛采用三元催化器。在使用三元催化器时,需要精确地控制空燃比λ,使它始终接近理论空燃比,才能使得三元催化器最有效。氧传感器就是用来调节控制空燃比的关键传感器。因此,氧传感器性能检测对于电控汽油机燃烧系统和环境保护具有重要意义。本测试系统以现有的车用氧传感器汽车行业标准为依据,为了满足上述标准的各项参数,设计了氧传感器的性能测试检测台。

1车用氧传感器的参数要求

带有7.5W及7.5W以下加热棒的氧传感器在595℃环境温度下的具体性能测试参数如下:(1)氧传感器电压:λ值变化为0.93~0.97时,电压应>750mV;λ值变化为1.05~1.10时,电压应<150mV。(2)响应时间:λ值变化为0.98~1.02时,响应时间应<90ms;λ值变化为1.02~0.98时,响应时间应<50ms。

2系统设计

2.1系统硬件设计

车用氧传感器检测系统的硬件部分主要包括车用氧传感器硬件包括各类气体储存装置、气体配比装置、气体加热装置、氧传感器参数测试试验装置、尾气处理装置,气体监控系统、气体成分控制系统、温度控制系统、空燃比λ测试系统和氧传感器数据采集系统,其中,气体成分精确配比和控制、测试台温度的精确控制、快速控制空燃比λ值以及系统高集成度稳定可靠是本系统硬件设计的关键点。

2.2系统软件设计

采用微软公司推出的VisualStudio开发平台设计系统软件部分,程序采用C#语言偏写,软件设计部分主要包括主程序、氧传感器尾气配比模块、空燃比参数分析模块、氧传感器数据采集模块和CAN通讯模块。氧传感器性能测试软件通过CAN通讯模块协调和控制氧传感器数据采集模块、空燃比参数分析模块、氧传感器尾气配比模块等各类实时软件的运行,同时也综合对各个监控监测系统的控制以及人机界面的显示和操作,完成系统的整个运行功能。

3试验过程及结果

上位机通过软件界面设置氧传感器测试参数工作所需要的条件,如空燃比的参数、测试所需的温度等,测试开始后,软件依据设定空燃比参数控制尾气配比系统进行尾气的配比,输出尾气,温控系统进入工作,于此同时采集工作状态中实际各种参数,如空燃比的实际参数、尾气的实际温度、氧传感器的电压等。通过对这些参数的数据进行判断分析,自动调整尾气配比系统和温控系统将相应的参数进入设定的范围内,从而获取氧传感器的电压和响应时间的测试,同时将所有数据进行有效的存储。带有7.5W及7.5W以下加热棒的车用氧传感器在595℃温度下性能测试结果如表1所示。

4结语

车用氧传感器是汽车控制系统中关键的传感部件,性能检测的试验方法较多,且各具优势和劣势。本燃烧测试台是测量氧传感器性能特性的有效设备,能实现在不同高温下氧传感器λ的实测值、输出电压实测值、浓-稀响应时间实测值和稀-浓响应时间实测值,符合汽车行业相关的技术要求,具有潜在的推广空间。

参考文献:

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[2]赵青,常爱民,巴维真.汽车用氧传感器介绍与研究进展[J].仪表技术与传感器,2001(11):6~9.

[3]冯国胜,刘玉杰,薛淑发.基于DSP的车用氧传感器性能参数检测[C].成都:中国仪器仪表与测控技术交流大会,2007.

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[5]李年芬,胡海平,何西海.氧传感器性能参数微机检测系统的研制[J].汽车科技,2005,19(04):49~51.

作者:陈千伟;姜礼义;虞君锚 单位:瑞安市质量技术监督检测院

轿车情报杂志责任编辑:张雨    阅读:人次