CN203116967U

CN203116967U - 一种汽车发动机空燃比测控仪

Info

Publication number: CN203116967U
Application number: CN 201320174261
Authority: CN
Inventors: 汪琪
Original assignee: GUANGZHOU NEWTEC COMPUTER CO Ltd
Current assignee: GUANGZHOU NEWTEC COMPUTER CO Ltd
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2023-04-09

Abstract

本实用新型涉及一种汽车发动机空燃比测控仪，包括信号处理模块、继电器、传感器模块、信号采集模块，所述信号处理模块的输出端与继电器、信号采集模块的模拟开关的输入端连接；所述继电器的输出端与传感器模块的主氧传感器的输入端连接；所述传感器模块的输出端与信号采集模块的小信号放大电路的输入端连接；所述信号采集模块的输出端与信号处理模块的模数转换器输入端连接；本实用新型的特点在于信号处理模块的主处理器根据温度传感器采集到的温度数据通过继电器控制主氧传感器的发热线圈发热使其正常工作并对发动机排气中氧含量进行测定，进而根据氧含量数据调节汽车发动机的空燃比，使燃料得到充分的燃烧。

Description

一种汽车发动机空燃比测控仪

技术领域

本实用新型适涉及汽车行驶节能测控领域，更具体地，涉及运用氧传感器对氧气浓度的数据进行采集，然后应用于汽车发动机的空燃比测控仪。

背景技术

急开急闭节气门一直是氧传感器测量汽车发动机排气中含氧量的传统方法之一，也是很有效的方法之一。节气门突然打开，喷油系统还没来得及做出反应，大量的空气瞬时进入汽缸，使空燃比变稀，氧传感器输出低电压信号(表示空燃比稀，氧含量高)。随即，喷油系统根据节气门位置传感器(TPs)的输入信号迅速增加喷油量，就像老式车的加速泵一样。喷油量增加后，节气门突然关闭，进气受阻。这时，空燃比变浓(低氧含量，氧传感器输出高电压)，急开急闭节气门这种方法虽然具有一定的优点，但是它也有一些难以克服的缺点：精确度不够高、效率低、测量速率低以及机械结构对该方法的限制等。

随着我国电喷发动机的普及与对环境保护的日益重视，汽车引起的环境问题备受关注，以及微电子技术的不断发展进步，使得微型、高效、低成本的电控产品成为可能。在这样的大环境下氧传感器与三元催化器组成了空燃比控制和排放控制系统，成为一种控制汽车尾气污染排放的有效途径。氧传感器用于电子控制燃油喷射装置的反馈系统中，可以使喷射装置实现闭环控制，能使过量空气系数控制在0.98~1.02，使发动机在各种工况下获得最佳浓度的混合气，精确控制燃油的喷射时间和喷射量，使燃油充分燃烧，这样不仅可以降低油耗、也提升发动机功率，使有害气体的排放量降到最低，减少汽车排气污染。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服传统的氧传感器测量汽车发动机排气中含氧量的方法缺点的基础上，提出了一种新型的汽车发动机空燃比测控仪。

本实用新型的技术方案为：

一种汽车发动机空燃比测控仪，包括传感器模块、信号采集模块、信号处理模块和继电器，所述传感器模块的输出端与信号采集模块的输入端连接；所述信号采集模块的输出端与信号处理模块的输入端连接；所述信号处理模块的输出端与继电器、信号采集模块的输入端连接；所继电器的输出端与传感器模块的输入端连接。

所述传感器模块包括两个主氧传感器、两个副氧传感器和一个温度传感器，所述主氧传感器由发热线圈与氧传感器构成，其输出端与信号采集模块输入端连接，所述副氧传感器的输出端与信号采集模块输入端连接；所述温度传感器的输出端与信号采集模块输入端连接；所述继电器的输出端接主氧传感器。

所述信号采集模块包括顺次连接的模拟开关、小信号放大电路和四阶低通滤波器；所述四阶低通滤波器的输出端与信号处理模块的连接；所述主氧传感器、副氧传感器和温度传感器的输出端分别接信号采集模块的小信号放大电路输入端。

所述信号处理模块包括模数转换器和主处理器，所述四阶低通滤波器的输出端与信号处理模块的模数转换器连接，模数转换器的输出端接主处理器，主处理器的输出端分别接信号采集模块的模拟开关及继电器。

所述两个主氧传感器、温度传感器分别安装在汽车发动机的排气管道后半段，两个副氧传感器安装在排气管道的前三分之一段。

所述汽车发动机空燃比测控仪的实现方式为：

1）将传感器模块的两个主氧传感器安装在汽车发动机的排气管道后半段，两个副氧传感器安装在排气管道的前三分之一段，对氧的浓度进行数据的采集并输出电压信号；主处理器根据温度传感器所采集到的主氧传感器所在位置的汽车发动机排气的温度数据，控制继电器对主氧传感器发热线圈的发热进行调节，保证主氧传感器工作在正常工作温度范围内；

2）主处理器控制模拟开关改变小信号放大电路的参考电压，且信号采集模块负责采集传感器模块发送过来的数据并将经放大滤波后的数据发送给信号处理模块；

3）信号处理模块接收信号采集模块的数据对其进行分析处理，当传感器模块输出高电压判断为浓混合气并控制发动机稀释混合气，当输出低电压判断为稀混合气并控制发动机加浓混合气，且尽可能按照接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓汽车发动机混合气。

本实用新型的特点在于：信号处理模块的主处理器根据温度传感器采集到的温度数据，继而通过继电器控制主氧传感器进行使其正常工作并对发动机排气中氧含量进行测定，进而根据氧含量数据调节汽车发动机的空燃比，既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，提高汽车发动机燃油燃烧效率及节能环保。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图。

图2为本实用新型的总电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的实施方式并不限于此。

如图1所示，一种汽车发动机空燃比测控仪，包括传感器模块1、信号采集模块2、信号处理模块3和继电器4，所述传感器模块1的输出端与信号采集模块2的输入端连接；所述信号采集模块2的输出端与信号处理模块3的输入端连接；所述信号处理模块3的输出端与继电器4、信号采集模块3的输入端连接；所继电器4的输出端与传感器模块1的输入端连接。

其中所述传感器模块1包括两个主氧传感器13、两个副氧传感器12和一个温度传感器11，所述主氧传感器13由发热线圈与氧传感器构成，其输出端与信号采集模块2输入端连接，所述副氧传感器12的输出端与信号采集模块2输入端连接；所述温度传感器的输出端与信号采集模块2输入端连接；所述继电器4 的输出端接主氧传感器13。

所述信号采集模块2包括顺次连接的模拟开关23、小信号放大电路22和四阶低通滤波器21；所述四阶低通滤波器21的输出端与信号处理模块3的连接；所述主氧传感器13、副氧传感器12和温度传感器11的输出端分别接信号采集模块2的小信号放大电路22输入端。

所述信号处理模块包括模数转换器31和主处理器32，所述四阶低通滤波器21的输出端与信号处理模块3的模数转换器31连接，模数转换器31的输出端接主处理器32，主处理器32的输出端分别接信号采集模块2的模拟开关23及继电器4。

一种汽车发动机空燃比测控仪包括以下测控步骤：

1）将传感器模块1的两个主氧传感器13安装在汽车发动机的排气管道的后半段，两个副氧传感器12安装在排气管道的前三分之一段，对氧的浓度进行数据的采集并输出电压信号；主处理器31根据温度传感器11所采集到的主氧传感器13所在位置的汽车发动机排气的温度数据通过继电器4对主氧传感器13发热线圈的发热进行调节，保证主氧传感器13工作在正常工作温度范围内；

2）主处理器32控制模拟开关23改变小信号放大电路22的参考电压，且信号采集模块2负责采集传感器模块1发送过来的数据并将经放大滤波后的数据发送给信号处理模块3；

3）信号处理模块3接收信号采集模块2的数据对其进行分析处理，当传感器模块1输出高电压判断为浓混合气并控制发动机稀释混合气，当输出低电压判断为稀混合气并控制发动机加浓混合气，且尽可能按照接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓汽车发动机混合气。

如图2所示，本实用新型的总电路图包括两个主氧传感器13、两个副氧传感器12、一个继电器4、主处理器32、温度传感器11、五个运算小信号放大电路22与五个四阶低通滤波器21；主处理器32采用带有A/D转换接口的LPC2148FBD64作为主控器；主氧传感器13的输出信号经过小信号放大电路22放大及四阶低通滤波器21滤波后发送给主处理器32的P0.4、P0.13端；副氧传感器12的输出信号经过小信号放大电路22放大及四阶低通滤波器21滤波后发送给主处理器32的P0.22、P0.28端；继电器4的一端与主氧传感器13的发热线圈连接进而控制氧传感器的工作温度，另一端与主处理器32的P0.20口连接；温度传感器11的输出信号经过小信号放大电路22放大及四阶低通滤波器21滤波后发送给主处理器32的P0.30端。

以上所述的本实用新型的实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种汽车发动机空燃比测控仪，其特征在于，包括传感器模块（1）、信号采集模块（2）、信号处理模块（3）和继电器（4），所述传感器模块（1）的输出端与信号采集模块（2）的输入端连接；所述信号采集模块（2）的输出端与信号处理模块（3）的输入端连接；所述信号处理模块（3）的输出端与继电器（4）、信号采集模块（3）的输入端连接；所继电器（4）的输出端与传感器模块（1）的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机空燃比测控仪，其特征在于，所述传感器模块（1）包括两个主氧传感器（13）、两个副氧传感器（12）和一个温度传感器（11），所述主氧传感器（13）由发热线圈与氧传感器构成，其输出端与信号采集模块（2）输入端连接，所述副氧传感器（12）的输出端与信号采集模块（2）输入端连接；所述温度传感器的输出端与信号采集模块（2）输入端连接；所述继电器（4）的输出端接主氧传感器（13）。

3.根据权利要求2所述的汽车发动机空燃比测控仪，其特征在于，所述信号采集模块（2）包括顺次连接的模拟开关（23）、小信号放大电路（22）和四阶低通滤波器（21）；所述四阶低通滤波器（21）的输出端与信号处理模块（3）的输入端连接；所述主氧传感器（13）、副氧传感器（12）和温度传感器（11）的输出端分别接信号采集模块（2）的小信号放大电路（22）输入端。

4.根据权利要求3所述汽车发动机空燃比测控仪，其特征在于，所述信号处理模块包括模数转换器（31）和主处理器（32），所述四阶低通滤波器（21）的输出端与信号处理模块（3）的模数转换器（31）连接，模数转换器（31）的输出端接主处理器（32），主处理器（32）的输出端分别接信号采集模块（2）的模拟开关（23）及继电器（4）。

5.根据权利要求4所述汽车发动机空燃比测控仪，其特征在于，所述两个主氧传感器（13）、温度传感器（11）分别安装在汽车发动机的排气管道后半段，两个副氧传感器（12）安装在排气管道的前三分之一段。