一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置的製作方法
2023-07-14 18:40:01
專利名稱：一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氧傳感器性能測試裝置，尤其是涉及一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置。
背景技術：
在使用三元催化轉換器以減少排氣汙染的發動機上，氧傳感器是必不可少的元件。由於燃料混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對CO、HC和NOx的淨化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測排氣中氧的濃度，並向發動機電控單元發出反饋信號，再由發動機電控單元控制噴油器噴油量的增減，從而將燃料混合氣的空燃比控制在理論值附近。氧傳感器的性能差異將直接影響發動機電控單元控制結果，導致發動機性能和燃油經濟性降低，更會損壞三元催化轉換器，所以需要一個能對其性能進行精確比較、測試的裝置。目前測試氧傳感器的性能裝置大都需要使用汽車或發動機臺架製造尾氣環境，結構比較複雜，成本較高。由於採用的燃料是液態燃料，不便於迅速改變燃料混合氣的濃度， 實現尾氣中氧含量的突變，不能滿足考察氧傳感器動態響應特性的要求；也有人採用了氣態CxHy燃料代替燃油的做法，但是仍然存在很多的缺陷1、輔助燃燒氣體直接由氣泵泵入空氣，而空氣中的氧含量是變化的，使得通過流量計算出的空燃比存在誤差；2、由於傳統的配氣裝置採用電磁閥、玻璃轉子流量計等裝置進行混合燃料氣體的空燃比配製，但是這樣的裝置在要求快速、精確調配混合氣體空燃比方面，並不能很好兼顧到兩個方面的要求。在滿足快速的要求下，就會降低混合燃料氣體空燃比的精確性，反之亦然。3、汽車或發動機臺架在不同工況下的尾氣流速是不同的，現有專利文獻公開的相關氧傳感器性能測試系統沒有尾氣流速控制環節，使得這些裝置不能如實的模擬汽車或發動機的尾氣環境，測試出的氧傳感器輸出信號數據和實際情況出現偏差；4、現有專利文獻公開的相關氧傳感器性能測試系統，對空燃比只是開環控制，不能滿足高精度空燃比控制的要求；5、現有專利文獻公開的相關氧傳感器性能測試系統的燃燒裝置較為簡單，燃燒的效率較低，使得氧傳感器的輸出信號攜帶較多的雜波，影響氧傳感器的輸出數據的採集，往往造成數據失效。綜上，目前的氧傳感器性能測試裝置或結構複雜、價格昂貴，或是在控制精度、真實模擬尾氣環境方面尚不能精確、全面的評價氧傳感器的性能。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種閉環控制的模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於，包括氣瓶、配氣裝置、 燃燒裝置、尾氣流速控制裝置、排氣管、溫控裝置、上位機、控制裝置，所述的排氣管上設有尾氣檢測裝置、待測氧傳感器安裝孔，待測氧傳感器安裝孔安裝有待測氧傳感器，所述的氣瓶、配氣裝置、燃燒裝置、尾氣流速控制裝置、排氣管通過管道依次連接，所述的控制裝置分別與配氣裝置、燃燒裝置、尾氣流速控制裝置、尾氣檢測裝置、待測氧傳感器、溫控裝置、上位機連接，所述的溫控裝置分別與燃燒裝置、排氣管連接。所述的氣瓶包括輔助燃燒氣體氣瓶、氣體燃料氣瓶。所述的配氣裝置包括截斷閥、減壓閥、調節閥、分配閥、高精度數字流量計、壓力表，所述的氣瓶的氣體依次經過截斷閥、減壓閥、調節閥後，通過壓力表讀取氣體壓力值，通過高精度數字流量計控制流量，最後通過分配閥輸出混合燃料氣體至燃燒裝置。所述的燃燒裝置包括止回閥、安全閥、燃燒室、點火裝置，混合燃料氣體依次經過止回閥、安全閥後進入燃燒室，所述的點火裝置點燃混合燃料氣體，使其充分燃燒後生成尾氣。所述的尾氣流速控制裝置包括氣泵、流速控制閥，該氣泵、流速控制閥控制尾氣流速。所述的溫控裝置包括溫度傳感器、第一加熱器、第二加熱器、外循環冷卻系統、溫度控制單元，所述的溫度傳感器、第一加熱器安裝在燃燒裝置上，所述的第二加熱器、外循環冷卻系統安裝在排氣管上，所述的溫度控制單元根據控制裝置的控制信號和溫度傳感器的採樣信號來控制第一加熱器、第二加熱器、外循環冷卻系統的啟動或關斷。所述的控制裝置包括控制單元、數據採集單元、信號輸出單元。所述的尾氣檢測裝置設有2個，2個尾氣檢測裝置之間設有間隙。所述的高精度數字流量計根據控制裝置的控制信號來控制氣體流量。所述的點火裝置設有多個。與現有技術相比，本發明具有以下優點1、空燃比的精確控制該燃燒測試臺的輔助氣體採用精確配比的N2W2混合氣體， 而不是直接由氣泵從空氣泵入，同時在輸出裝置上裝有高精度的流量計，可確保達到精確控制混合燃料氣體空燃比的要求，可以精確測試氧傳感器靜態響應特性。2、由於採用了高精度的數字流量計，通過控制裝置的控制信號，可以快速的調節混合燃料氣體的空燃比，同時保證混合燃料氣體的空燃比的精確性，使得尾氣中的氧含量可以實現快速突變，可以精確測試氧傳感器動態響應特性。3、尾氣流速控制、檢測功能該燃燒測試臺設有尾氣流速控制、檢測設備，能更加真實的模擬汽車或是發動機臺架在各種工況下的尾氣環境，可以更好的反映氧傳感器的性能。4、閉環系統控制該燃燒測試臺裝有尾氣檢測裝置，可以對尾氣的氧含量和流速進行精確檢測，同時將信號反饋給控制系統，由控制系統進行空燃比閉環控制、流速閉環控制。5、高效的燃燒裝置精確控制進入燃燒裝置的混合氣體的壓力，同時設置2-5個點火裝置，使得混合氣體在燃燒裝置中高效率燃燒，避免氧傳感器輸出信號雜波的產生。
圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明的詳細結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例如圖1、圖2所示，一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，主要由輔助燃燒氣體氣瓶11與氣體燃料氣瓶12組成氣瓶1提供混合燃料氣體；由截斷閥21、減壓閥22、調節閥23、分配閥沈、高精度數字流量計25、壓力表M組成輔助燃燒氣體的配氣裝置2 ；由止回閥31、安全閥32、點火裝置33、燃燒室34組成燃燒裝置3 ；由氣泵及流速控制閥組成尾氣流速控制裝置4 ；由不鏽鋼管體72、尾氣檢測裝置5 (替換51、5幻、待測氧傳感器安裝孔71 組成排氣管；由溫度傳感器61、外循環冷卻系統64、第一加熱器62、第二加熱器63和溫度控制單元65組成溫控裝置6 ；由控制單元81、數據採集單元82、信號輸出單元83組成控制裝置8 ；由工控機91、通信模塊92組成上位機9。輔助燃燒氣體氣瓶11與氣體燃料氣瓶12通過配氣裝置的截斷閥21、減壓閥22、 調節閥23、分配閥26、高精度數字流量計25、壓力表M調配成混合燃料氣體，混合燃料氣體的空燃比由控制裝置8控制高精度數字流量計25的流量來實現。混合燃料氣體經止回閥31、安全閥32進入燃燒室34，由多個點火裝置33使得混合燃料氣體穩定充分的燃燒生成需要的尾氣。生成的尾氣流速再由氣泵及流速控制閥組成尾氣流速控制裝置4來得到， 目標流速由控制裝置8給定。排氣管7的不鏽鋼管體72安裝有尾氣檢測裝置5、外循環冷卻系統64和第二加熱器63，並設有待測氧傳感器安裝孔71。尾氣檢測裝置5把尾氣的流速和氧含量信號反饋給控制裝置8形成流速閉環控制系統和空燃比閉環控制系統。溫控裝置由溫度傳感器61、外循環冷卻系統64、第一加熱器62、第二加熱器63和溫度控制單元65組成，溫度控制單元65根據控制裝置8的控制信號和溫度傳感器61的反饋信號來啟動或關斷第一加熱器62、第二加熱器63、外循環冷卻系統64，形成溫度閉環控制系統控制燃燒室34和排氣管7的溫度。由上位機9的工控機91進行控制裝置提交的相關數據的分析、顯示、存儲，通信模塊92完成與控制裝置8進行通訊工作。輔助燃燒氣體根據應用場合可選擇不同配比的混合氣體，包括氧氣、氮氣、氫氣、 一氧化氮、一氧化碳、水蒸氣等混合氣體，本例中採用精確配比的氧氣、氮氣、氫氣、一氧化氮、一氧化碳、水蒸氣的壓縮氣體，避免因採用空氣而無法精確氧氣含量，從而無法精確計算測試混合燃料氣體的空燃比，同時精確模擬發動機的尾氣環境。所述的氣體燃料氣瓶的氣體燃料可選取丙烯或其他汽車用氣體燃料。本發明利用氣體燃料和精確配比的02、N2等混合氣燃燒產生的氣體來模擬汽車的尾氣環境，通過高精度數字流量計25精確控制氣體的流量變化，同時採用尾氣檢測裝置5 反饋尾氣氧含量信號的空燃比閉環控制，可以精確得到不同空燃比的混合氣體燃料，利用多個點火裝置33，實現不同空燃比的混合燃料氣體的高效率燃燒。由於高精度數字流量計25可以進行快速的流量控制，迅速的改變混合燃料氣體的空燃比，實現尾氣氧濃度的快速轉換，這種結構可以模擬汽車尾氣氧濃度突變的環境，滿足氧傳感器動態響應特性測試的要求。
權利要求
1.一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於，包括氣瓶、配氣裝置、燃燒裝置、尾氣流速控制裝置、排氣管、溫控裝置、上位機、控制裝置，所述的排氣管上裝有尾氣檢測裝置，並設有待測氧傳感器安裝孔，待測氧傳感器安裝孔用於待測氧傳感器，所述的氣瓶、配氣裝置、燃燒裝置、尾氣流速控制裝置、排氣管通過管道依次連接，所述的控制裝置分別與配氣裝置、燃燒裝置、尾氣流速控制裝置、尾氣檢測裝置、待測氧傳感器、溫控裝置、 上位機連接，所述的溫控裝置分別與燃燒裝置、排氣管連接。
2.根據權利要求1所述的一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於， 所述的氣瓶包括輔助燃燒氣體氣瓶、氣體燃料氣瓶。
3.根據權利要求1所述的一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於， 所述的配氣裝置包括截斷閥、減壓閥、調節閥、分配閥、高精度數字流量計、壓力表，所述的氣瓶的氣體依次經過截斷閥、減壓閥、調節閥後，通過壓力表讀取氣體壓力值，通過高精度數字流量計控制流量，最後通過分配閥輸出混合燃料氣體至燃燒裝置。
4.根據權利要求1所述的一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於， 所述的燃燒裝置包括止回閥、安全閥、燃燒室、點火裝置，混合燃料氣體依次經過止回閥、安全閥後進入燃燒室，所述的點火裝置點燃混合燃料氣體，使其充分燃燒後生成尾氣。
5.根據權利要求1所述的一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於， 所述的尾氣流速控制裝置包括氣泵、流速控制閥，該氣泵、流速控制閥控制尾氣流速。
6.根據權利要求1所述的一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於， 所述的溫控裝置包括溫度傳感器、第一加熱器、第二加熱器、外循環冷卻系統、溫度控制單元，所述的溫度傳感器、第一加熱器安裝在燃燒裝置上，所述的第二加熱器、外循環冷卻系統安裝在排氣管上，所述的溫度控制單元根據控制裝置的控制信號和溫度傳感器的採樣信號來控制第一加熱器、第二加熱器、外循環冷卻系統的啟動或關斷。
7.根據權利要求1所述的一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於， 所述的控制裝置包括控制單元、數據採集單元、信號輸出單元。
8.根據權利要求1所述的一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於， 所述的尾氣檢測裝置設有2個，2個尾氣檢測裝置之間設有間隙。
9.根據權利要求3所述的一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於， 所述的高精度數字流量計根據控制裝置的控制信號來控制氣體流量。
10.根據權利要求4所述的一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，其特徵在於， 所述的點火裝置設有多個。
全文摘要
本發明涉及一種模擬汽車工況的氧傳感器性能測試裝置，包括氣瓶、配氣裝置、燃燒裝置、尾氣流速控制裝置、排氣管、溫控裝置、上位機、控制裝置，所述的排氣管上裝有尾氣檢測裝置，並設有待測氧傳感器安裝孔，待測氧傳感器安裝孔用於待測氧傳感器，所述的氣瓶、配氣裝置、燃燒裝置、尾氣流速控制裝置、排氣管通過管道依次連接，所述的控制裝置分別與配氣裝置、燃燒裝置、尾氣流速控制裝置、尾氣檢測裝置、待測氧傳感器、溫控裝置、上位機連接，所述的溫控裝置分別與燃燒裝置、排氣管連接。與現有技術相比，本發明具有測試精度高、閉環控制等優點。
文檔編號G01M15/10GK102213705SQ20101013753
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月1日 優先權日2010年4月1日
發明者詹道勇 申請人:上海航天汽車機電股份有限公司