車用氧傳感器檢測系統的設計與分析范文

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《轎車情報》2017年第10期

摘要：本檢測系統基于車用氧傳感器的工作原理，通過混合氣體CO、O2、H2、C3H6、NO、N2、CO2等一定濃度的配比，再通過加熱水蒸氣的產生并混合到經過混合配比的氣體中，形成準確的排氣空燃比λ，模擬汽車發動機燃燒產生的廢氣對車用氧傳感器的性能進行檢測，試驗結果表明，該檢測系統能較好的完成車用氧傳感器性能參數的檢測，符合汽車行業標準對車用氧傳感器的試驗要求，可為同類檢測系統的研發提供一定的參考價值。

關鍵詞：車用氧傳感器；混合氣體配比；空燃比λ；汽車廢氣；汽車行業標準

氧傳感器是電噴發動機（指裝備電子控制燃油噴射系統的發動機）控制系統中關鍵的傳感部件，是控制汽車尾氣排放、降低汽車對環境污染、提高汽車發動機燃油燃燒質量的關鍵零件。為獲得高排氣凈化率，降低排氣中一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和氮氧化合物成份（NOx），廣泛采用三元催化器。在使用三元催化器時，需要精確地控制空燃比λ，使它始終接近理論空燃比，才能使得三元催化器最有效。氧傳感器就是用來調節控制空燃比的關鍵傳感器。因此，氧傳感器性能檢測對于電控汽油機燃燒系統和環境保護具有重要意義。本測試系統以現有的車用氧傳感器汽車行業標準為依據，為了滿足上述標準的各項參數，設計了氧傳感器的性能測試檢測臺。

1車用氧傳感器的參數要求

帶有7.5W及7.5W以下加熱棒的氧傳感器在595℃環境溫度下的具體性能測試參數如下：（1）氧傳感器電壓：λ值變化為0.93~0.97時，電壓應＞750mV；λ值變化為1.05~1.10時，電壓應＜150mV。（2）響應時間：λ值變化為0.98~1.02時，響應時間應＜90ms；λ值變化為1.02~0.98時，響應時間應＜50ms。

2系統設計

2.1系統硬件設計

車用氧傳感器檢測系統的硬件部分主要包括車用氧傳感器硬件包括各類氣體儲存裝置、氣體配比裝置、氣體加熱裝置、氧傳感器參數測試試驗裝置、尾氣處理裝置，氣體監控系統、氣體成分控制系統、溫度控制系統、空燃比λ測試系統和氧傳感器數據采集系統，其中，氣體成分精確配比和控制、測試臺溫度的精確控制、快速控制空燃比λ值以及系統高集成度穩定可靠是本系統硬件設計的關鍵點。

2.2系統軟件設計

采用微軟公司推出的VisualStudio開發平臺設計系統軟件部分，程序采用C#語言偏寫，軟件設計部分主要包括主程序、氧傳感器尾氣配比模塊、空燃比參數分析模塊、氧傳感器數據采集模塊和CAN通訊模塊。氧傳感器性能測試軟件通過CAN通訊模塊協調和控制氧傳感器數據采集模塊、空燃比參數分析模塊、氧傳感器尾氣配比模塊等各類實時軟件的運行，同時也綜合對各個監控監測系統的控制以及人機界面的顯示和操作，完成系統的整個運行功能。

3試驗過程及結果

上位機通過軟件界面設置氧傳感器測試參數工作所需要的條件，如空燃比的參數、測試所需的溫度等，測試開始后，軟件依據設定空燃比參數控制尾氣配比系統進行尾氣的配比，輸出尾氣，溫控系統進入工作，于此同時采集工作狀態中實際各種參數，如空燃比的實際參數、尾氣的實際溫度、氧傳感器的電壓等。通過對這些參數的數據進行判斷分析，自動調整尾氣配比系統和溫控系統將相應的參數進入設定的范圍內，從而獲取氧傳感器的電壓和響應時間的測試，同時將所有數據進行有效的存儲。帶有7.5W及7.5W以下加熱棒的車用氧傳感器在595℃溫度下性能測試結果如表1所示。

4結語

車用氧傳感器是汽車控制系統中關鍵的傳感部件，性能檢測的試驗方法較多，且各具優勢和劣勢。本燃燒測試臺是測量氧傳感器性能特性的有效設備，能實現在不同高溫下氧傳感器λ的實測值、輸出電壓實測值、濃-稀響應時間實測值和稀-濃響應時間實測值，符合汽車行業相關的技術要求，具有潛在的推廣空間。

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作者：陳千偉；姜禮義；虞君錨 單位：瑞安市質量技術監督檢測院