CN115015490A - 一种氮氧传感器性能检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮氧传感器性能检测装置，主要适用于汽车维修时零星氮氧传感器性能的检测。该装置包括：控制器、电源模块、测试腔体加热器驱动模块、标准气体瓶压紧装置、标准气体瓶支撑架、测试装置机座、测试腔体充气阀、测试腔体、测试腔体支座、测试腔体加热器、限压阀、排气阀、温度传感器。该装置采用标准气体作为测试气体，将氮氧传感器体积浓度测量值与标准气体体积浓度值进行比较，判断氮氧传感器性能状态，无需配置模拟尾气配气装置、废气分析仪或尾气检测仪等装置，整体结构简单、成本低、安全性好。

Description

一种氮氧传感器性能检测装置
技术领域
本发明涉及氮氧传感器测试技术领域，尤其涉及一种汽车维修时零星氮氧传感器性能检测装置。
背景技术
氮氧传感器作为探测氮氧化物浓度、控制尿素喷射量、降低氮氧化物排放的关键传感器，从国四阶段开始，便广泛应用于柴油机后处理系统，到了国六阶段，SCR使用上游氮氧传感器和下游氮氧传感器同时测量车辆尾气中的氮氧含量，并根据氮氧传感器的测量值对尿素喷射量进行闭环控制，并在线监测SCR氮氧转化效率。传统的利用OBD诊断仪在线或离线对氮氧传感器进行检测(如中国专利CN107677311A)，只能判断氮氧传感器能否能够工作，对性能衰退、测量精度下降的情况无法判断，已不能满足尿素喷射量闭环控制对氮氧传感器性能要求的需要。中国专利CN215599099U中提出了一种氮氧传感器测试装置，把氮氧传感器放置在发动机实际工况的排出废气的模拟环境中，反复开启、关闭氮氧传感器，并将被测试氮氧传感器测得的氮氧浓度数值与气体分析仪测得的氮氧浓度数值进行对比，以完成氮氧传感器的可靠性测试。中国专利CN102608277A中提出了一种氮氧化物传感器的检测系统及检测方法，将氮氧传感器放置在连接有模拟尾气配气装置的检测腔体内，将氮氧传感器测得的腔体内氮氧化物含量与配气装置的设定值进行对比，判断氮氧传感器的工作情况是否良好。上述两个方案为满足发动机多工况、一次完整测试持续时间较长和测量结果对比判断的需要，都配置了结构复杂、控制精度要求高的模拟尾气配气装置、废气分析仪或尾气检测仪、废气处理装置，模拟尾气配气装置的储气罐储气压力较高，检测装置测控方案也较复杂，因此，检测系统整体结构复杂、成本高、安全性差，不能满足汽车维修时零星氮氧传感器性能检测的需要。
发明内容
为了解决现有氮氧传感器性能检测装置结构复杂、成本高、安全性差的问题，本发明提供一种氮氧传感器性能检测装置，该装置采用标准气体作为测试气体，将氮氧传感器体积浓度测量值与标准气体体积浓度值进行比较，判断氮氧传感器性能状态，结构简单、成本低、安全性好，能够满足汽车维修时零星氮氧传感器性能检测的需要。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氮氧传感器性能检测装置，该装置由机械气压部分和电器部分两部分组成。机械气压部分主要包括标准气体瓶压紧装置、标准气体瓶支撑架、测试装置机座、测试腔体充气阀、测试腔体、测试腔体支座、排气阀、限压阀；电器部分主要包括控制器、电源模块、测试腔体加热器驱动模块、测试腔体加热器、温度传感器。所述检测装置中测试腔体左侧进气口上安装有测试腔体充气阀，测试腔体进气口端部开设有测试腔体进气道，顶部开设有氮氧传感器探头安装孔，内部装有测试腔体加热器；电源模块有+5V、+12V和+24V三个正极输出端口和一个负极端口；控制器有CAN通讯的CAN HIGH、CAN LOW、CAN ID三个端口。测试装置机座由平板和侧板两部分组成，侧板上安装有标准气体瓶压紧装置，平板上分别装有两个标准气体瓶支撑架和两个测试腔体支座；测试腔体安装在两个测试腔体支座上，测试腔体右侧出气口装有排气阀和限压阀，顶部装有温度传感器，温度传感器的电源线和信号线与控制器相连；电源模块的+5V端与控制器正极端相连，电源模块的+24V端与测试腔体加热器驱动模块电源输入端相连，电源模块负极端分别与控制器负极端、测试腔体加热器负极端相连；控制器信号输出端与测试腔体加热器驱动模块信号输入端相连，测试腔体加热器驱动模块电源输出端与测试腔体加热器正极端相连。
所述电源模块+5V端口用于给控制器提供供电电压，+24V端口用于给测试腔体加热器驱动模块、供电电压为24V的氮氧传感器控制模块提供供电电压，+12V端口用于给供电电压为12V的氮氧传感器控制模块提供供电电压。所述控制器是氮氧传感器性能检测装置的测控核心，根据测试需要控制测试腔体加热器驱动模块，从而控制测试腔体加热器工作；采集温度传感器信号并发送给氮氧传感器控制模块；接收氮氧传感器控制模块的氮氧含量测试值，分析、显示并存储。控制器上的CAN HIGH、CAN LOW、CAN ID三个端口，用于适配不同型号(四针型或五针型插头)的氮氧传感器控制模块。所述测试腔体用于给氮氧传感器探头提供测试环境，测试腔体两端内侧采用椭圆体面，在进气口端部开设有一个居中、四个放射状分布的五个测试腔体进气道。
在进行氮氧传感器检测前，将受检氮氧传感器放置在检测装置上，将氮氧传感器探头安装在测试腔体的氮氧传感器探头安装孔上，根据氮氧传感器控制模块的供电电压要求，将氮氧传感器控制模块电源连接插座与电源模块的+12V或+24V端口相连；将控制器的CAN HIGH、CAN LOW信号线分别与氮氧传感器控制模块ECU通讯连接插座的CAN HIGH、CANLOW端口相连，如果氮氧传感器控制模块ECU通讯连接插座上有CAN ID端口，则将控制器的CAN ID信号线与氮氧传感器控制模块ECU通讯连接插座的CAN ID端口相连。将标准气体瓶放置在标准气体瓶支撑架上，使标准气体瓶阀嘴正对测试腔体充气阀，打开排气阀并调整标准气体瓶压紧装置，使标准气体瓶阀嘴压紧测试腔体充气阀，直至标准气体瓶阀嘴和测试腔体充气阀都打开；标准气体瓶中的压缩标准气通过测试腔体左端的一个居中、四个放射状分布的五个测试腔体进气道进入测试腔体，测试腔体内的原有气体通过排气阀排出测试腔体，待测试腔体内原有气体扫尽、标准气体充满，关闭排气阀并松开标准气体瓶压紧装置。
准备就绪开始检测时，控制器给测试腔体加热器驱动模块发送工作指令，使测试腔体加热器通电加热，若测试腔体内气体压力大于0.12MPa，限压阀自动打开；控制器通过温度传感器测量测试腔体内气体温度，将测试腔体内气体温度值发送给氮氧传感器控制模块，在测试腔体内气体温度达到露点温度前，氮氧传感器控制模块控制氮氧传感器探头预热到100℃，当测试腔体内气体温度达到露点温度时，氮氧传感器控制模块控制加热器电路，使加热器温度快速升高到工作温度值，并维持在正常测量状态的工作温度；控制器给测试腔体加热器驱动模块发送停止工作指令，测试腔体加热器断电；控制器通过CAN通讯从氮氧传感器控制模块接收测试腔体内氮氧化物体积浓度的测量值，将测量值与标准气体瓶瓶内气体体积浓度值进行比较，得到氮氧传感器测量的误差，根据误差判断氮氧传感器性能状态，并将检测结果进行显示和存储。
本发明的有益效果是：采用标准气体作为测试气体，无需配置模拟尾气配气装置、废气分析仪或尾气检测仪等装置，整体结构简单、成本低；与模拟尾气配气装置的储气罐气体压力相比，标准气体瓶内储气压力较低，安全性好。
附图说明
图1是本发明中一种氮氧传感器性能检测装置的结构示意图；
图2是本发明中一种氮氧传感器性能检测装置的工作示意图。
图中1.控制器，2.电源模块，3.测试腔体加热器驱动模块，4.标准气体瓶压紧装置，5.标准气体瓶支撑架，6.测试装置机座，7.标准气体瓶，8.标准气体瓶支撑架，9.标准气体瓶阀嘴，10.测试腔体充气阀，11.测试腔体进气道，12.测试腔体，13.测试腔体支座，14.测试腔体支座，15.测试腔体加热器，16.限压阀，17.排气阀，18.氮氧传感器探头安装孔，19.氮氧传感器探头，20.温度传感器，21.氮氧传感器控制模块，22.氮氧传感器控制模块电源连接插座，23.氮氧传感器控制模块ECU通讯连接插座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
图1是一种氮氧传感器性能劣化检测装置的结构示意图，包括控制器(1)、电源模块(2)、测试腔体加热器驱动模块(3)、标准气体瓶压紧装置(4)、标准气体瓶支撑架(5、8)、测试装置机座(6)、测试腔体充气阀(10)、测试腔体(12)、测试腔体支座(13、14)、测试腔体加热器(15)、限压阀(16)、排气阀(17)、温度传感器(20)。所述检测装置中测试腔体(12)左侧进气口上安装有测试腔体充气阀(10)，测试腔体(12)进气口端部开设有测试腔体进气道(11)，顶部开设有氮氧传感器探头安装孔(18)，内部装有测试腔体加热器(15)；电源模块(2)有+5V、+12V和+24V三个正极输出端口和一个负极端口；控制器(1)有CAN通讯的CANHIGH、CAN LOW、CAN ID三个端口。测试装置机座(6)由平板和侧板两部分组成，侧板上安装有标准气体瓶压紧装置(4)，平板上分别装有两个标准气体瓶支撑架(5、8)和两个测试腔体支座(13、14)；测试腔体(12)安装在两个测试腔体支座(13、14)上，测试腔体(12)右侧出气口装有排气阀(17)和限压阀(16)，顶部装有温度传感器(20)，温度传感器(20)的电源线和信号线与控制器(1)相连；电源模块(2)的+5V端与控制器(1)正极端相连，电源模块(2)的+24V端与测试腔体加热器驱动模块(3)电源输入端相连，电源模块(2)负极端分别与控制器(1)负极端、测试腔体加热器(15)负极端相连；控制器(1)信号输出端与测试腔体加热器驱动模块(3)信号输入端相连，测试腔体加热器驱动模块(3)电源输出端与测试腔体加热器(15)正极端相连。
所述电源模块(2)+5V端口用于给控制器(1)提供供电电压，+24V端口用于给测试腔体加热器驱动模块(3)、供电电压为24V的氮氧传感器控制模块(21)提供供电电压，+12V端口用于给供电电压为12V的氮氧传感器控制模块(21)提供供电电压。所述控制器(1)是氮氧传感器性能检测装置的测控核心，根据测试需要控制测试腔体加热器驱动模块(3)，从而控制测试腔体加热器(15)工作；采集温度传感器(20)信号并发送给氮氧传感器控制模块(21)；接收氮氧传感器控制模块(21)的氮氧含量测试值，分析、显示并存储。控制器(1)上的CAN HIGH、CAN LOW、CAN ID三个端口，用于适配不同型号(四针型或五针型插头)的氮氧传感器控制模块(21)。所述测试腔体(12)用于给氮氧传感器探头(19)提供测试环境，测试腔体(12)两端内侧采用椭圆体面，在进气口端部开设有一个居中、四个放射状分布的五个测试腔体进气道(11)。
在图2所示的实施例中，氮氧传感器为丹瑞公司LJ100-1205150型，其标准供电电压为24V、CAN通讯有CAN HIGH、CAN LOW、CAN ID三个接口，标准气体采用浓度为1500ppm的一氧化氮。在氮氧传感器检测准备阶段，将氮氧传感器探头(19)安装在测试腔体的氮氧传感器探头安装孔(18)上，将氮氧传感器控制模块电源连接插座(22)与电源模块(2)的+24V端口相连；将控制器(1)的CAN HIGH、CAN LOW、CAN ID信号线分别与氮氧传感器控制模块ECU通讯连接插座(23)的CAN HIGH、CAN LOW、CAN ID端口相连。将标准气体瓶(7)放置在标准气体瓶支撑架(5、8)上，使标准气体瓶阀嘴(9)正对测试腔体充气阀(10)，打开排气阀(17)并调整标准气体瓶压紧装置(4)，使标准气体瓶阀嘴(9)压紧测试腔体充气阀(10)，直至标准气体瓶阀嘴(9)和测试腔体充气阀(10)都打开；标准气体瓶中的压缩标准气通过测试腔体(12)左端的一个居中、四个放射状分布的五个测试腔体进气道(11)进入测试腔体(12)，测试腔体(12)内的原有气体通过排气阀(17)排出测试腔体(12)，待测试腔体(12)内原有气体扫尽、标准气体充满(充气过程持续1分钟左右)，关闭排气阀(17)并松开标准气体瓶压紧装置(4)。
准备就绪开始检测时，控制器(1)给测试腔体加热器驱动模块(3)发送工作指令，使测试腔体加热器(15)通电加热，若测试腔体(12)内气体压力大于0.12MPa，限压阀(16)自动打开；控制器(1)通过温度传感器(20)测量测试腔体(12)内气体温度，将测试腔体(12)内气体温度值发送给氮氧传感器控制模块(21)，在测试腔体(12)内气体温度达到露点温度前，氮氧传感器控制模块(21)控制氮氧传感器探头(19)预热到100℃，当测试腔体(12)内气体温度达到露点温度后，氮氧传感器控制模块(21)控制加热器电路，使加热器温度快速升高到780℃；氮氧传感器探头(19)温度达到780℃后，氮氧传感器开始检测测试腔体(12)内气体浓度，氮氧传感器控制模块(21)给控制器(1)发送氮氧传感器开始测量信号，并使氮氧传感器探头(19)温度维持在760℃一800℃，氮氧传感器持续检测测试腔体(12)内气体浓度；控制器(1)给测试腔体加热器驱动模块(3)发送停止工作指令，测试腔体加热器(15)断电；控制器(1)在接收到氮氧传感器控制模块(21)发送的开始测量信号1分钟后，通过CAN通讯以1hz的频率从氮氧传感器控制模块(21)连续接收5个测试腔体(12)内氮氧化物浓度的测量值分别为1390ppm、1401ppm、1399ppm、1398ppm和1398ppm，计算得到5个测量值的平均值1397.2ppm作为该氮氧传感器检测值，将该检测值与标准气体瓶(7)瓶内气体浓度值1500ppm进行比较，得到该氮氧传感器的测量误差为-6.9％，该氮氧传感器性能良好、可以继续使用，并将检测结果进行显示和存储。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可做出多种改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种汽车维修时零星氮氧传感器性能检测装置，其特征在于：由控制器、电源模块、测试腔体加热器驱动模块、标准气体瓶压紧装置、标准气体瓶支撑架、测试装置机座、测试腔体充气阀、测试腔体、测试腔体支座、测试腔体加热器、限压阀、排气阀、温度传感器组成。检测装置中测试腔体左侧进气口上安装有测试腔体充气阀，测试腔体进气口端部开设有测试腔体进气道，顶部开设有氮氧传感器探头安装孔，内部装有测试腔体加热器；电源模块有+5V、+12V和+24V三个正极输出端口和一个负极端口；控制器有CAN通讯的CAN HIGH、CANLOW、CAN ID三个端口。测试装置机座由平板和侧板两部分组成，侧板上安装有标准气体瓶压紧装置，平板上分别装有两个标准气体瓶支撑架和两个测试腔体支座；测试腔体安装在两个测试腔体支座上，测试腔体右侧出气口装有排气阀和限压阀，顶部装有温度传感器，温度传感器的电源线和信号线与控制器相连；电源模块的+5V端与控制器正极端相连，电源模块的+24V端与测试腔体加热器驱动模块电源输入端相连，电源模块负极端分别与控制器负极端、测试腔体加热器负极端相连；控制器信号输出端与测试腔体加热器驱动模块信号输入端相连，测试腔体加热器驱动模块电源输出端与测试腔体加热器正极端相连。
2.根据权利要求1所述的一种汽车维修时零星氮氧传感器性能检测装置，其特征在于：测试腔体两端内侧采用椭圆体面，在进气口端部开设有一个居中、四个放射状分布的五个测试腔体进气道。
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