CN114414734A - 一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统 - Google Patents
一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114414734A CN114414734A CN202111571254.5A CN202111571254A CN114414734A CN 114414734 A CN114414734 A CN 114414734A CN 202111571254 A CN202111571254 A CN 202111571254A CN 114414734 A CN114414734 A CN 114414734A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- combustion
- module
- test
- oxygen sensor
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 200
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 152
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 150
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 150
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 150
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 30
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 22
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 19
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 15
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 13
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 10
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 6
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 2
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/007—Arrangements to check the analyser
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
- G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
- G01M15/104—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases using oxygen or lambda-sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及测试技术领域，公开了一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，包括燃烧模块、测试模块、控制模块、显示模块和报警模块；燃烧模块燃烧经数字质量流量控制器控制后通入的空气和丙烷；测试模块获取待测氧传感器的性能参数信息；控制模块控制燃烧模块和测试模块的运行；显示模块将控制模块接收到的待测氧传感器的性能参数信息和系统运行状态信息显示在人机交互界面上；报警模块在温度超出预设温度值或者发生丙烷泄漏时发出报警警告。本系统采用数字质量流量控制器并通过内置的Lambda仪反馈控制实现自动调整和纠正燃烧模块的燃烧状态及模拟尾气的Lambda值，并内置点火器和热电偶实现自动点火、关火，具有稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统。
背景技术
氧传感器作为汽车发动机的关键部件，对汽车尾气排放起到重要作用。它是利用陶瓷敏感元件测量汽车排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制燃烧空燃比，以保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。在科技智能化时代下，汽车行业的发展日新月异，同时国际上对环境污染越来越重视，对汽车尾气排放的指标要求也越来越高。
目前，氧传感器测试装置只能对氧传感器性能参数进行单一的测试，测试过程较为繁琐，难以批量快速评价氧传感器品质好坏，且测试准确度不够。
在燃烧式测试台中，由于受温度的影响，环境中的气体组份含量会随时间变化，特别是水蒸气的含量，导致燃烧台在工作过程中Lambda值出现漂移现象，需要通过人工来进行调整，影响测试准确性和测试效率。
发明内容
针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，采用数字质量流量控制器并通过内置的Lambda实时采集监测单元反馈控制可以实现自动调整和纠正燃烧模块的燃烧状态及模拟尾气的Lambda值，并内置点火器和热电偶可以实现自动点火，关火，具有稳定性和可靠性，结合数字化控制系统和测量模块可以实现汽车氧传感器的快速批量化检测。
本发明一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，具体的包括以下技术方案：
一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，包括：燃烧模块、测试模块、控制模块、显示模块和报警模块；
所述燃烧模块：包括数字质量流量控制器、燃烧腔和Lambda实时采集监测单元，所述燃烧模块用于燃烧经所述数字质量流量控制器控制后通入燃烧腔的空气和丙烷，并根据燃烧的温度值判断燃烧腔内是否存在火焰；所述Lambda实时采集监测单元用于实时采集计算燃烧腔内气氛的Lambda值，监测燃烧腔的燃烧状态。
所述测试模块：包括测试腔和数据采集电路，测试腔用于对接所述燃烧腔，数据采集电路获取待测氧传感器的性能参数信息；
所述控制模块：用于控制所述燃烧模块和所述测试模块的运行，控制所述燃烧模块自动点火、关火，并实时接收所述燃烧模块的燃烧温度值和Lambda值，根据所获得的温度信息和Lambda信息进行所述燃烧腔状态的调整，所述测试模块上传的所述待测氧传感器的性能参数信息，根据所述待测氧传感器的性能参数信息来判断待测氧传感器的质量；
所述显示模块，用于将所述控制模块接收到的所述待测氧传感器的性能参数信息和系统运行状态信息显示在人机交互界面上；
所述报警模块，用于在温度超出预设温度值或者发生丙烷泄漏时发出报警警告。
具体的，燃烧模块：通过控制燃烧气、主空气和补偿空气流速，对模拟测试环境气氛进行控制和调节；测试模块：用于对待测氧传感器的电学性能参数进行控制和采集，将所获得的电信号进行预处理，并将参数传输给控制模块；控制模块对燃烧测试系统、模拟尾气环境状态、测试模块的数据传输采集进行控制和判断，并做出决策和报警；显示模块包括显示器、液晶屏及指示灯，对测试系统状态，传感器测试参数及结果进行判断；报警模块用于警示温度失控或丙烷泄漏。
具体的，控制模块用于控制燃烧模块的点火器、数字质量流量控制器和测试模块的传感器推送单元；并接收来自燃烧模块和测试模块的信号，实时获取待测氧传感器的性能参数信息，通过显示模块显示数据，为用户提供人机交互界面。燃烧模块具有通气燃烧加热和温度控制功能。测试模块包括传感器推送单元和8个对接测试接头，可以实现同时测试待测氧传感器高低电压、响应时间、激活时间、启动时间、加热器冷态电阻、加热器稳定电流、内部阻抗等性能参数，从而用户可以通过这些参数来判断氧传感器的质量。报警模块用于在温度失控或者丙烷发生泄露时蜂鸣器发出报警警告。
进一步地，所述Lambda实时采集监测单元用于将实时测得的Lambda值反馈给所述控制模块，所述控制模块根据Lambda值来控制所述数字质量流量控制器中通入的空气和丙烷的流量值。
进一步地，所述燃烧腔还包括燃烧单元和散热单元；
所述燃烧单元内设置有点火器和热电偶，所述点火器用于在所述燃烧腔通气后由所述控制模块控制自动点火，所述热电偶用于获取燃烧的温度值，并将燃烧的温度值反馈给所述控制模块；
所述散热单元设置在所述燃烧单元和所述测试腔之间，用于对经所述燃烧单元燃烧后的气体进行温度控制；
具体的，燃烧单元即燃烧头内置点火器和热电偶，具有通气自动点火燃烧加热功能。点火器内置旋风片，可以实现旋火，使燃气分布均匀，燃烧更充分，可实现更大的燃烧速率。散热单元设置了2个热电偶，对气体进行温度控制，并在燃烧腔和测试腔中间起到过渡作用。
进一步地，所述测试模块包括测试腔、保温单元、传感器推送单元、电机单元、传感器加热电源电流测试单元，传感器内阻测试单元，传感器启动时间、响应时间测试单元，传感器高低电压计算单元；
所述测试腔内设置有多个测试接口，多个所述测试接口用于与所述测试模块对接，测试腔与所述散热单元连接；
所述保温单元设置了多组加热棒和热电偶，用于对测试腔内的气氛温度进行控制，结合前段的散热单元，使测试腔内的气氛温度保持在目标温度范围内。
具体的，测试腔设置了8个测试接口，用于对接传感器推送单元，每个测试接口测量不同的待测氧传感器多个性能参数，进而把待测氧传感器的性能参数信息传输给控制模块，可以实现8支氧传感器多参数同时测量。保温单元设置了4根加热棒和3个热电偶，加热棒用于对测试腔加热进行恒温控制，恒温控制具体的控制方式是通过加热棒加热、热电偶温度采集控制。其中1个热电偶作为主热电偶用于监测测试腔内的温度，另外2个作为备用热电偶，用来监测测试单元的温度均匀性。
所述传感器推送单元上设置有多个测试接头，多个所述测试接头用于夹持多个所述待测氧传感器，并与所述测试腔内的多个所述测试接口对接；
所述电机单元根据所述控制模块的控制指令来控制所述传感器推送单元与所述测试腔内的多个所述测试接口对接耦合；
所述传感器加热电源电流测试单元、所述传感器内阻测试单元、所述传感器启动时间、响应时间测试单元和所述传感器高低电压计算单元分别与所述控制模块连接，用于采集数据信息。
具体的，测试模块中的传感器推送单元，装置配备有对应8个测试接头，测试接头为待测氧传感器的夹具，用于装配待测氧传感器或芯片氧传感器。传感器推送单元内设有电机单元，该电机单元采用步进电机，由控制模块给出控制指令，传感器推送单元推送待测氧传感器与测试腔的测试接口对接耦合并开始测试待测氧传感器的性能参数信息。
进一步地，所述待测氧传感器的性能参数信息包括氧传感器高电压、氧传感器低电压、响应时间、激活时间、启动时间、加热器冷态电阻、加热器稳定电流、氧传感器内部阻抗和静态Lambda。
进一步地，所述氧传感器高电压为浓燃状态Lambda小于1时的氧传感器最高输出电压；所述氧传感器低电压为稀燃状态Lambda大于1时的氧传感器最低输出电压。
静态的Lambda(空气过量系数)值是实际空燃比和理论空燃比的比值，影响发动机空燃比的控制。理论上静态Lambda值为1时是最好的。如果氧传感器的静态Lambda值小于1时，那么发动机将为长期工作在偏浓燃状态，这样不仅会导致发动机积碳，损害三元催化器，增加污染物的排放，还增加油耗；如果静态Lambda值大于1时，那么发动机将会长期工作在偏稀燃状态，导致动力不足，还增加污染物的排放。
具体的，氧传感器燃烧式测试系统可通过热电偶来获取燃烧的温度值，并将燃烧的温度值反馈给控制模块，通过数字质量流量控制器和Lambda实时采集监测单元反馈控制实现自动调整和纠正Lambda值的气氛自纠正功能；并能够同时测量出浓燃状态Lambda小于1时的氧传感器最高输出电压、稀燃状态Lambda大于1时的氧传感器最低输出电压、稀燃转浓燃时氧传感器的上升响应时间t300mV-t600mV、浓燃转稀燃时氧传感器的下降响应时间t600mV-t300mV、加热器冷态电阻、加热器稳定电流、氧传感器内部阻抗和静态Lambda等性能参数，同时能够记录和实时显示信号波形，生成报表，并对氧传感器的性能进行判断。
本发明采用上述技术方案包括以下有益效果：
本发明通过控制模块来控制燃烧测试腔加热装置，并且控制传感器推送装置；并能接收来自测试模块的信号，实时获取氧传感器测试性能参数，通过显示模块显示数据，为用户提供人机交互的功能。通过燃烧模块中的燃烧测试腔燃烧头、散热单元和保温单元，实现通气自动点火燃烧加热和温度保持的效果。通过燃烧模块的数字质量流量控制器和Lambda仪，实现燃烧测试腔的气氛自纠正功能。通过测试模块中的传感器推送装置和数据采集电路，可以实现一次性同时测试8支氧传感器的高低电压、响应时间、激活时间、启动时间、加热器冷态电阻、加热器稳定电流、内部阻抗等性能参数，从而用户可以通过这些参数来判断氧传感器的质量。通过显示模块的界面分化，大大提高了氧传感器质量的识别效率。通过报警模块的预警保护，为工作环境的安全提供了重要保障。
附图说明
图1为本发明实施例提供的气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统的结构框图一；
图2为本发明实施例提供的气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统的结构框图二；
图3为本发明实施例提供的气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统的流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本实施例
本实施例提供了一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，如图1和图2所示，本系统包括：燃烧模块、测试模块、控制模块、显示模块和报警模块；
燃烧模块：包括数字质量流量控制器、燃烧腔和Lambda实时采集监测单元，燃烧模块用于燃烧经数字质量流量控制器控制后通入燃烧腔的空气和丙烷，并根据燃烧的温度值判断燃烧腔内是否存在火焰，Lambda实时采集监测单元用于实时采集计算燃烧腔内气氛的Lambda值，监测燃烧腔的燃烧状态；
测试模块：包括测试腔和数据采集电路，测试腔用于对接燃烧腔，数据采集电路获取待测氧传感器的性能参数信息；
控制模块：用于控制燃烧模块和测试模块的运行，控制燃烧模块自动点火、关火，并实时接收燃烧模块的燃烧温度值和Lambda值，根据所获得的温度信息和Lambda信息进行燃烧腔状态的调整，测试模块上传的待测氧传感器的性能参数信息，根据待测氧传感器的性能参数信息来判断待测氧传感器的质量；
显示模块，用于将控制模块接收到的待测氧传感器的性能参数信息和系统运行状态信息显示在人机交互界面上；
报警模块，用于在温度超出预设温度值或者发生丙烷泄漏时发出报警警告。
具体的，控制模块用于控制燃烧模块的点火器、数字质量流量控制器和测试模块的传感器推送单元，并接收来自燃烧模块和测试模块的信号，实时获取待测氧传感器的性能参数信息，对燃烧测试系统、模拟尾气环境状态、测试模块的数据传输采集进行控制和判断，并做出决策和报警，通过显示模块显示数据，为用户提供人机交互界面。燃烧模块具有通气燃烧加热和温度控制功能，通过控制燃烧气、主空气和补偿空气流速，对模拟测试环境气氛进行控制和调节。测试模块用于对待测氧传感器的电学性能参数进行控制和采集，将所获得的电信号进行预处理，并将参数传输给控制模块。包括传感器推送单元和8个对接测试接头，可以实现同时测试并显示待测氧传感器高低电压、响应时间、激活时间、启动时间、加热器冷态电阻、加热器稳定电流、内部阻抗、静态Lambda等性能参数，从而用户可以通过这些参数来判断氧传感器的质量。显示模块包括计算机显示器、传感器参数显示液晶面板、传感器合格指示灯。计算机显示器用于将测试出来的信号波形图等数据显示在电脑上，传感器参数显示液晶面板用于将测试出来的多种参数数值直接显示在液晶面板上，液晶面板上面还有传感器合格指示灯，测试氧传感器合格为绿，不合格为红。显示模块用于显示控制模块的数据，为用户提供人机交互界面。报警模块用于警示温度失控或丙烷泄漏。
其中，Lambda实时采集监测单元用于将实时测得的Lambda值反馈给控制模块，控制模块根据Lambda值来控制数字质量流量控制器中通入的空气和丙烷的流量值。
参阅图2和图3；
其中，燃烧模块还包括燃烧单元和散热单元；
燃烧单元内设置有点火器和热电偶，点火器用于在燃烧腔通气后由控制模块控制自动点火，热电偶用于获取燃烧的温度值，并将燃烧的温度值反馈给控制模块；
散热单元设置在燃烧单元和测试腔之间，用于对经燃烧单元燃烧后的气体进行温度控制；
具体的，燃烧单元即燃烧头内置点火器和热电偶，具有通气自动点火燃烧加热功能。点火器内置旋风片，可以实现旋火，使燃气分布均匀，燃烧更充分，可实现更大的燃烧速率。散热单元设置了2个热电偶，对气体进行温度控制，并在燃烧区和测试区中间起到过渡作用。
其中，测试模块包括测试腔、保温单元、传感器推送单元、电机单元、传感器加热电源电流测试单元，传感器内阻测试单元，传感器启动时间、响应时间测试单元，传感器高低电压计算单元；
测试腔内设置有多个测试接口，多个测试接口用于与测试模块对接，测试腔与散热单元连接；
保温单元设置了多组加热棒和热电偶，用于对测试腔内的气氛温度进行控制，结合前段的散热单元，使测试腔内的气氛温度保持在目标温度范围内。
具体的，测试腔设置了8个测试接口，用于对接传感器推送单元，每个测试接口测量不同的待测氧传感器多个性能参数，进而把待测氧传感器的性能参数信息传输给控制模块，可以实现8支氧传感器多参数同时测量。保温单元设置了4根加热棒和3个热电偶，加热棒用于对测试腔加热进行恒温控制，恒温控制具体的控制方式是通过加热棒加热、热电偶温度采集控制。其中1个热电偶作为主热电偶用于监测测试腔内的温度，另外2个作为备用热电偶，用来监测测试单元的温度均匀性。
传感器推送单元上设置有多个测试接头，多个测试接头用于夹持多个待测氧传感器，并与测试腔内的多个测试接口对接；
电机单元根据控制模块的控制指令来控制传感器推送单元与测试腔内的多个测试接口对接耦合；
传感器加热电源电流测试单元、传感器内阻测试单元、传感器启动时间、响应时间测试单元和传感器高低电压计算单元分别与控制模块连接，用于采集数据信息，并把采集的数据信息传输给控制模块。
具体的，测试模块中的传感器推送单元，装置配备有对应8个测试接头，测试接头为待测氧传感器的夹具，用于装配待测氧传感器或芯片氧传感器。传感器推送单元内设有电机单元，该电机单元采用步进电机，由控制模块给出控制指令，传感器推送单元推送待测氧传感器与测试腔的测试接口对接耦合并开始测试待测氧传感器的性能参数信息。
为了实现一次性同时测量多支待测氧传感器的多个性能参数，本系统采用了气体分流的方法，在燃烧模块的测试腔设置了8个测试接口，对应传感器推送单元的8个测试接头，测试接头为待测氧传感器的测试夹具，用于固定待测氧传感器或芯片氧传感器。测试接头安装待测氧传感器后与测试接口对接耦合，气体经充分燃烧后分流至各个测试接口进行测试，每个测试接头测试不同的待测氧传感器多个性能参数。氧传感器推送单元内装步进电机，与控制模块相连，可由控制模块控制氧传感器推送单元与测试接口对接耦合并进行测试，把测试结果反馈给控制模块。用户可以通过显示模块实时监测测试过程和结果。
其中，待测氧传感器的性能参数信息包括氧传感器高电压、氧传感器低电压、响应时间、激活时间、启动时间、加热器冷态电阻、加热器稳定电流、内部阻抗和静态Lambda。
其中，氧传感器高电压为浓燃状态Lambda小于1时的氧传感器最高输出电压；氧传感器低电压为稀燃状态Lambda大于1时的氧传感器最低输出电压。
具体的，响应时间可以反映氧传感器的灵敏度好坏，是氧传感器性能参数的重要指标之一。响应时间越短，即越快的达到响应峰值和越快的回复到基线，说明氧传感器的灵敏度越好。在汽车氧传感器领域中，要求响应时间非常短，通常在几秒内。
激活时间和启动时间都是用来反映氧传感器从冷态到工作状态的快慢。发动机尾气排放中的污染物主要来自于发动机启动阶段，这一阶段氧传感器未进入工作状态，发动机处于开环控制的状态。这也就意味着，氧传感器越快进入工作状态，所排放的污染物将会越少。片式氧传感器的出现大大缩短了氧传感器进入工作状态所需要的时间。通常管式氧传感器的启动时间在20-25秒之间，片式氧传感器的启动时间在10秒。启动时间和激活时间的长短由许多因素共同决定，例如：氧传感器的内部阻抗，电极的活性，加热器的发热效率，材料热导率，传感器的结构等。激活时间侧重于表征氧传感器的内部阻抗，启动时间侧重于表征氧传感器电极的低温活性。
加热器冷态电阻和加热器稳定电流用来表征氧传感器的加热器。氧传感器之所以需要加热器，就基于钇稳氧化锆固态离子导体的车用电化学气体传感器而言，钇稳氧化锆固态离子导体在常温下是绝缘体，只有温度达350℃以上，阻抗下降，才能形成离子导体，传感器才能工作。如果一个氧传感器没有加热器，会导致传感器启动慢而且工作温度不稳定，受尾气温度的影响严重，信号波动大。片式结构氧传感器通常由铂(Pt)浆料印制而成，Pt随着温度的升高电阻变大。选择测试加热器冷态电阻和稳定电流，是因为冷态下氧传感器的电阻和热态时是不同的，再加一项稳定电流的测试就可以表征出氧传感器加热器的状态。
氧传感器内部阻抗作为传感器的指标之一，检测这个参数是为了验证传感器的一致性。过大的内部阻抗会影响电压的输出水平。但从另一个角度来说，传感器的内阻是300欧姆或者600欧姆，只要能输出需要的电压，不影响使用寿命，影响并不大。但在传感器的研制阶段，这是一个需要关注的参数，可以通过这个参数的测试发现一些问题，例如内阻如果达到几千欧，说明氧传感器的某些部位可能出现了问题，可能是信号导线断开，电极脱落等导致线路断路。
静态的Lambda(空气过量系数)值是实际空燃比和理论空燃比的比值，影响发动机空燃比的控制。该参数不需要每个氧传感器都测量，只需要抽检。后期生产时，通过控制生产工艺来保证静态Lambda值的一致性即可。每一种燃料的空燃比不同，汽油的理论空燃比是14.7，柴油是14.3。理论上静态Lambda值为1时是最好的。Lambda值在1附近时催化器具有最高的转化效率。如果氧传感器的静态Lambda值小于1时，那么发动机将为长期工作在偏浓燃状态，这样不仅会导致发动机积碳，损害三元催化器，增加污染物的排放，还增加油耗；如果静态Lambda值大于1时，那么发动机将会长期工作在偏稀燃状态，导致动力不足，还增加污染物的排放。
具体的，氧传感器燃烧式测试系统可通过热电偶来获取燃烧的温度值，并将燃烧的温度值反馈给控制模块，控制模块控制点火器自动点火、关火，通过数字质量流量控制器和Lambda实时采集监测单元反馈控制实现自动调整和纠正Lambda值的气氛自纠正功能；并能够同时测量出浓燃状态Lambda小于1时的氧传感器最高输出电压、稀燃状态Lambda大于1时的氧传感器最低输出电压、稀燃转浓燃时氧传感器的上升响应时间t300mV-t600mV、浓燃转稀燃时氧传感器的下降响应时间t600mV-t300mV、加热器冷态电阻、加热器稳定电流、氧传感器内部阻抗和静态Lambda等性能参数，同时能够记录和实时显示信号波形，生成报表，并对氧传感器的性能进行判断。
本系统通过控制模块来控制燃烧测试腔加热装置，并且控制传感器推送装置；并能接收来自测试模块的信号，实时获取氧传感器测试性能参数，通过显示模块显示数据，为用户提供人机交互的功能。通过燃烧模块中的燃烧测试腔燃烧单元和保温单元，实现通气燃烧加热和温度保持的效果。通过测试模块中的测试腔、传感器推送装置和数据采集电路，可以实现一次性同时测试8支氧传感器并显示氧传感器的高低电压、响应时间、激活时间、启动时间、加热器冷态电阻、加热器稳定电流、内部阻抗、静态Lambda等性能参数，从而用户可以通过这些参数来判断氧传感器的质量。通过显示模块的界面分化，大大提高了氧传感器质量的识别效率。通过报警模块的预警保护，为工作环境的安全提供了重要保障。
本系统分成五大模块：燃烧模块、测试模块、控制模块、显示模块和报警模块。其中，控制模块包括控制软件和上位机等。其中，燃烧模块包括数字质量流量控制器，Lambda实时采集监测单元，燃烧腔，点火器，热电偶和散热单元。其中，测试模块包括：测试腔，加热棒，热电偶，传感器夹具推进电机，传感器测试夹具，传感器加热电源电流测试模块，传感器内阻测试模块，传感器启动时间、响应时间测试模块和传感器高低电压计算模块等。其中，显示模块包括计算机显示器，传感器参数显示液晶面板和传感器合格指示灯。其中，报警模块在温度失控或者发生丙烷泄露时会自动发出报警。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，其特征在于，包括：燃烧模块、测试模块、控制模块、显示模块和报警模块；
所述燃烧模块：包括数字质量流量控制器、燃烧腔和Lambda实时采集监测单元，所述燃烧模块用于燃烧经所述数字质量流量控制器控制后通入燃烧腔的空气和丙烷，并根据燃烧的温度值判断燃烧腔内是否存在火焰；所述Lambda实时采集监测单元用于实时采集计算燃烧腔内气氛的Lambda值，监测燃烧腔的燃烧状态；
所述测试模块：包括测试腔和数据采集电路，测试腔用于对接所述燃烧腔，数据采集电路获取待测氧传感器的性能参数信息；
所述控制模块：用于控制所述燃烧模块和所述测试模块的运行，控制所述燃烧模块自动点火、关火，并实时接收所述燃烧模块的燃烧温度值和Lambda值，根据所获得的温度信息和Lambda信息进行所述燃烧腔状态的调整，所述测试模块上传的所述待测氧传感器的性能参数信息，根据所述待测氧传感器的性能参数信息来判断待测氧传感器的质量；
所述显示模块，用于将所述控制模块接收到的所述待测氧传感器的性能参数信息和系统运行状态信息显示在人机交互界面上；
所述报警模块，用于在温度超出预设温度值或者发生丙烷泄漏时发出报警警告。
2.根据权利要求1所述的气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，其特征在于，所述燃烧腔还包括燃烧单元和散热单元；
所述燃烧单元内设置有点火器和热电偶，所述点火器用于在所述燃烧腔通气后由所述控制模块控制自动点火，所述热电偶用于获取燃烧的温度值，并将燃烧的温度值反馈给所述控制模块；
所述散热单元设置在所述燃烧单元和所述测试腔之间，用于对经所述燃烧单元燃烧后的气体进行温度控制；
3.根据权利要求1所述的气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，其特征在于，所述测试模块包括测试腔、保温单元、传感器推送单元、电机单元、传感器加热电源电流测试单元，传感器内阻测试单元，传感器启动时间、响应时间测试单元，传感器高低电压计算单元；
所述测试腔内设置有多个测试接口，多个所述测试接口用于与所述测试模块对接，测试腔与所述散热单元连接；
所述保温单元包括多组加热棒和热电偶，所述加热棒用于控制测试腔的温度；
所述传感器推送单元上设置有多个测试接头，多个所述测试接头用于夹持多个所述待测氧传感器，并与所述测试腔内的多个所述测试接口对接；
所述电机单元根据所述控制模块的控制指令来控制所述传感器推送单元与所述测试腔内的多个所述测试接口对接耦合；
所述传感器加热电源电流测试单元、所述传感器内阻测试单元、所述传感器启动时间、响应时间测试单元和所述传感器高低电压计算单元分别与所述控制模块连接，用于采集数据信息，并把采集的数据信息传输给所述控制模块。
4.根据权利要求1所述的气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，其特征在于，所述Lambda实时采集监测单元用于将实时测得的Lambda值反馈给所述控制模块，所述控制模块根据Lambda值来控制所述数字质量流量控制器中通入的空气和丙烷的流量值。
5.根据权利要求1所述的气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，其特征在于，所述待测氧传感器的性能参数信息包括氧传感器高电压、氧传感器低电压、响应时间、激活时间、启动时间、加热器冷态电阻、加热器稳定电流、氧传感器内部阻抗和静态Lambda。
6.根据权利要求5所述的气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，其特征在于，所述氧传感器高电压为浓燃状态Lambda小于1时的氧传感器最高输出电压；所述氧传感器低电压为稀燃状态Lambda大于1时的氧传感器最低输出电压。
7.根据权利要求2所述的气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统，其特征在于，所述点火器内置有旋风片，用于旋火，并使燃气分布均匀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111571254.5A CN114414734B (zh) | 2021-12-21 | 一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111571254.5A CN114414734B (zh) | 2021-12-21 | 一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114414734A true CN114414734A (zh) | 2022-04-29 |
| CN114414734B CN114414734B (zh) | 2024-05-31 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5177994A (en) * | 1991-05-22 | 1993-01-12 | Suntory Limited And Tokyo Institute Of Technology | Odor sensing system |
| JPH0960860A (ja) * | 1995-08-24 | 1997-03-04 | Harman Co Ltd | 燃焼装置 |
| JPH10332628A (ja) * | 1997-05-30 | 1998-12-18 | Mitsubishi Motors Corp | 酸素センサ用ヒータ制御装置 |
| CN1287614A (zh) * | 1998-01-05 | 2001-03-14 | 美国环境保护署 | 实时行驶车辆废气模块化流量计与排放报告系统 |
| CN201111688Y (zh) * | 2007-09-07 | 2008-09-10 | 厦门金龙联合汽车工业有限公司 | 燃气汽车报警系统 |
| CN202885863U (zh) * | 2012-10-27 | 2013-04-17 | 长安大学 | 一种燃油发动机尾气参数测试系统 |
| CN106062341A (zh) * | 2013-12-04 | 2016-10-26 | 通用电气公司 | 燃气涡轮燃烧室诊断系统和方法 |
| CN114414253A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-29 | 宁波大学 | 一种氧传感器燃烧测试台的半封闭式燃烧测试腔 |
| CN216717813U (zh) * | 2022-01-06 | 2022-06-10 | 宁波大学 | 一种氧传感器燃烧测试台的半封闭式燃烧测试腔 |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5177994A (en) * | 1991-05-22 | 1993-01-12 | Suntory Limited And Tokyo Institute Of Technology | Odor sensing system |
| JPH0960860A (ja) * | 1995-08-24 | 1997-03-04 | Harman Co Ltd | 燃焼装置 |
| JPH10332628A (ja) * | 1997-05-30 | 1998-12-18 | Mitsubishi Motors Corp | 酸素センサ用ヒータ制御装置 |
| CN1287614A (zh) * | 1998-01-05 | 2001-03-14 | 美国环境保护署 | 实时行驶车辆废气模块化流量计与排放报告系统 |
| CN1945254A (zh) * | 1998-01-05 | 2007-04-11 | 美国环境保护署 | 实时移动车载排放报告系统和测试系统 |
| CN201111688Y (zh) * | 2007-09-07 | 2008-09-10 | 厦门金龙联合汽车工业有限公司 | 燃气汽车报警系统 |
| CN202885863U (zh) * | 2012-10-27 | 2013-04-17 | 长安大学 | 一种燃油发动机尾气参数测试系统 |
| CN106062341A (zh) * | 2013-12-04 | 2016-10-26 | 通用电气公司 | 燃气涡轮燃烧室诊断系统和方法 |
| CN114414253A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-29 | 宁波大学 | 一种氧传感器燃烧测试台的半封闭式燃烧测试腔 |
| CN216717813U (zh) * | 2022-01-06 | 2022-06-10 | 宁波大学 | 一种氧传感器燃烧测试台的半封闭式燃烧测试腔 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3616274A (en) | Method and apparatus for monitoring exhaust gas | |
| US4283256A (en) | Method and apparatus for measuring the strength of the air/fuel mixture supplied e.g. to an I.C. engine | |
| JP2005214201A (ja) | ＮＯｘおよびＵＨＣの排出量を最低限に抑えるためのマイクロパイロット燃料噴射制御の方法と装置 | |
| CN102331481A (zh) | 多路配气模拟汽车尾气环境的氧传感器性能测试系统 | |
| CN1959399A (zh) | 汽车用氧传感器性能测试系统 | |
| JPH05209551A (ja) | 車両の電気ヒータの機能能力を検査する方法及び装置 | |
| CN101281153B (zh) | 空燃比氧传感器性能测试系统 | |
| US20150377807A1 (en) | Device For Ascertaining A Measure Of A Caloric Value Of A Gas | |
| CN114414734B (zh) | 一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统 | |
| CN114414734A (zh) | 一种气氛自纠正的氧传感器燃烧式测试系统 | |
| CN102998354B (zh) | 一种固体电解质气体传感器性能测试装置 | |
| CN117192179A (zh) | 一种宽域氧传感器的模拟系统及宽域氧信号的模拟方法 | |
| JP5939663B2 (ja) | 燃焼評価方法とその方法を実施する装置 | |
| KR20150038248A (ko) | 내연기관의 람다 센서용 제어 장치에서 구현되는 진단을 검사하기 위한 결함 시뮬레이터 | |
| CN113295751A (zh) | 一种新型氮氧传感器标定测试系统 | |
| GB2070239A (en) | Gas analyzing apparatus | |
| JPH0713600B2 (ja) | 酸素センサ評価装置 | |
| CN111751494A (zh) | 一种氮氧传感器的检测装置 | |
| CN201196631Y (zh) | 空燃比氧传感器性能测试系统 | |
| CA2175295C (en) | Internal combustion engine having oxygen sensor with reference criterion calibration | |
| CN206114580U (zh) | 手持式宽域氧传感器的在线测试仪 | |
| JP2019070552A (ja) | センサ制御装置およびセンサユニット | |
| CN117589847B (zh) | 一种氧传感器起燃时间测试方法及测试电路 | |
| US20050139468A1 (en) | System for calibration of gas sensors | |
| JPS5810138Y2 (ja) | 酸素センサ性能評価装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |