空燃比氧传感器性能测试系统技术方案

本发明专利技术公开了空燃比氧传感器性能测试系统，包括配气装置、燃烧装置、温控装置和测试装置，其中：燃烧装置具有加热炉；加热炉的一端连接有燃烧腔；加热炉的另一端连接有测量腔；测量腔连接有能测量所述燃烧装置内氧气浓度的测试装置；测量腔连接有能测量并控制加热炉内腔温度的温控装置；燃烧腔的进气端连接有配气装置。配气装置通过三路气路的控制实现了可燃ＣｘＨｙ气体和空气的合理配比；燃烧装置则由燃烧腔、加热炉、测量腔三部分组成，其中燃烧腔用于产生不同燃烧状态的尾气，加热炉将尾气加热到测量所需的温度，测量腔则为被测氧传感器提供安放、测量处；温控装置则实现测量尾气的温度控制。本发明专利技术具有实现燃烧尾气浓稀状况变化快捷、稳定以及各项性能的测试控制转换自如、记录方便等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及一种汽车用空燃比氧传感器性能测试系统。
技术介绍
在汽车发动机三元催化电喷控制系统中，氧传感器作为此控制系统中的一个重要器 件，主要是利用了其在汽车发动机燃烧后，产生浓燃即空然比入<1;产生稀燃即空然 比入〉1的状况下分别输出高低电压的特性，进而由汽车发动机三元催化电喷控制系 统，ECU，接受此电压信号，实现对发动机燃烧状况的判断，从而控制发动机的进气量和 喷油量的合理配比，以实现发动机燃烧状况围绕在理想空然比，A =1附近波动的动态平 衡控制。因此这就要求必须对氧传感器的如下技术参数进行测试1、氧传感器在不同 燃烧状况下的输出电压，主要包括浓燃状况，入<1下的高输出电压值和稀燃状况，A >1 下的低输出电压值；2、响应时间，包括发动机燃烧状况由浓转稀时氧传感器输出电压 从高电平变换到低电平所需的下降响应时间UJ直和燃烧状况由稀转浓时氧传感器输出 电压从低电平变换到高电平所需的上升响应时间U值。否则氧传感器性能的差异会直 接影响发动机排放控制的匹配效果。因此，随着氧传感器在汽车工业领域的大量生产、 使用需求，迫切需要开发一个能对汽车用氧传感器性能进行精确测试、比较的装置。目前测试氧传感器性能的装置大都建立在使用汽车或发动机台架的基础上，通过发 动机的燃烧制备不同燃烧状况的尾气。由于采用的燃料是液态燃油，燃料供给要通过泵 油、输油、喷油雾化、汽化混和等多个环节，尤其是喷油雾化、汽化混和需要一定的时 间，不便于迅速改变混和气的浓度，实现尾气中燃烧状况的突变，不利于氧传感器动态 响应特性的测量。另外，这种装置产生的尾气温度波动很大，也不利于氧传感器特性的 精确测量。并且，这种装置的结构比较复杂，成本也不低。为此，也有人采用了气态CxHy 燃料替代燃油的做法，利用气体调节阀实现定量CxHy和空气的混合配比，在燃烧后产 生了燃烧状况浓稀变化的尾气，初步模拟了汽车发动机实际的燃烧变化，给氧传感器性 能测试提供了初歩的测试条件，但是要全面、准确评价汽车用氧传感器的各项性能，特 别是高温条件下，如800。C，毫秒级响应速度的测量，这不仅要求提供测试用的尾气具 有浓稀变化，还需考虑其状态的稳定性、浓稀变化控制的方便性、尾气变化传递的快捷 性及测量所需的高温尾气的提供。而目前的氧传感器性能测试装置或结构复杂、价格昂 贵，或不能方便、准确、全面地评价氧传感器的性能。本专利技术在分析了现有技术中的种 种缺点后，提出空燃比氧传感器性能测试系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种工作信号稳定、可检 测氧气浓度范围大、工艺简单、容易实现工业化大规模生产的空燃比氧传感器性能测试 系统。本专利技术所采用的技术方案为空燃比氧传感器性能测试系统，包括配气装置、燃烧 装置、温控装置和测试装置，其中燃烧装置具有加热炉；加热炉的一端连接有燃烧腔； 加热炉的另一端连接有测量腔；测量腔连接有能测量所述燃烧装置内氧气浓度的测试装 置；测量腔连接有能测量并控制加热炉内腔温度的温控装置；燃烧腔的进气端连接有配 气装置。为优化上述技术方案，采取的技术措施还包括加热炉侧壁的内表面设有保温隔热 层；保温隔热层内侧设置有陶瓷体，并且陶瓷体内部包埋有电阻丝；燃烧腔的气体入口 的一端安装有火焰枪；测量腔的侧壁贯穿制有至少一个测量孔；加热炉的侧壁内周设置有瓷内胆；测量腔侧壁的内周设有保温隔热层。 配气装置包括燃气配置系统和空气配置系统。燃气配置系统具有气罐连接有第一减压阀的一端；第一减压阀的另一端连接有燃气 导管的进气端；燃气导管的出气端连接有火焰枪；燃气导管上安装有能测试气体流量的 第一玻璃转子流量计。空气配置系统具有压縮空气罐；压縮空气罐连接有第二减压阀的一端；第二减压阀 的另一端连接有油水分离器的一端；油水分离器的另一端连接有三通阀的进气端；三通 阀的第一出气端连接有主空气通路；三通阀的第二出气端连接有补偿空气通路。主空气通路包括主空气导管和第二玻璃转子流量计；三通阀的第一出气端连接有主 空气导管的进气端；主空气导管的出气端连接有火焰枪。补偿空气通路包括补偿空气导管、第三玻璃转子流量计、电磁阀和补气管道；三通 阀的第二出气端连接有补偿空气导管的进气端；补偿空气导管的出气端连接有补气管 道，并且补气管道贯穿安装在燃烧腔的进气端；电磁阔连接有测试装置，并且能受测试 装置所发出的电信号控制。测试装置包括至少一个氧传感器、计算机、数据连线、数据采集卡、电源和信号线； 氧传感器贯穿设置在测量孔内；计算机连接有数据连线；数据连线还连接有数据采集卡； 氧传感器通过信号线将信号传给能对计算机和氧传感器之间进行适配的数据采集卡；数 据采集卡还连接有电磁阀。温控装置包括第一测温热电偶、第二测温热电偶、温控仪和转换开关；第一测温热 电偶贯穿设置在测量腔的侧壁；第二测温热电偶贯穿设置在加热炉的侧壁；温控仪能读 取第一测温热电偶和第二测温热电偶的电信号，并且其能对电阻丝的加热进行控制；温 控仪连接有转换开关；转换开关能对第一测温热电偶和第二测温热电偶之间的电路导通 状态进行切换。测量腔自由端制有排烟筒；燃烧腔安装有观察镜。与现有技术相比，本专利技术的效果是本专利技术主要由配气装置、燃烧装置、温控装置、 测试装置四个功能块组成；其中配气装置通过三路气路的控制实现了可燃CxHy气体和 空气的合理配比；燃烧装置则由燃烧腔、加热炉、测量腔三部分组成，其中燃烧腔用于 产生不同燃烧状态的尾气，加热炉将尾气加热到测量所需的温度，测量腔则为被测氧传 感器提供安放、测量处。温控装置则实现测量尾气的温度控制。测试装置则通过计算机、 数据采集卡、专门开发的汽车用氧传感器测试系统软件实现配比气体燃烧状态转换的自 动控制和汽车用氧传感器各项性能数据的测试、记录。其有益效果为1. 用可燃CxHy气体替代液态的汽油燃烧生成尾气，使模拟汽车发动机的油路系统 中复杂的泵油、输油、喷油雾化、混合等环节得以简化。2. 由于采用了三条气路的配气设计，仅需控制补偿空气通路的通断就能实现燃烧尾 气浓稀状况方便、快捷的变化。并且此气路设计成单独由补气管道直接流入燃烧腔，叠 加在燃烧的尾气状态上，克服了在火焰枪头附近燃烧气体通路的拥堵效应，实现了尾气 燃烧状态的稳定控制。3. 燃烧装置中燃烧腔、加热炉、测量腔的直通连接方式的设计，得以保证尾气通路 的畅通；两个测温热电偶的设计可以方便地进行测试系统予加热的控制，以及在使用过 程中停用间隙期的保温，为快速启动测量提供了方便并节省了燃料。另外在燃烧装置的 外层均使用了保温材料，保证了高温测量尾气的实现和操作的安全。4. 通过计算机、数据采集卡、专门开发的汽车用氧传感器测试系统软件实现了燃烧 状态转换的集中式自动控制和汽车用氧传感器各项性能数据的测试、记录。 附图说明图1本专利技术实施例的系统框图；图2本专利技术实施例的结构图。 具体实施例方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。图标号说明配气装置l、燃烧装置2、温控装置3、测试装置4、气罐lll、第一 减压阀112、燃气导管113、第一玻璃转子流量计114、压縮空气罐121、第二减压阀122、 油水分离器123、三通阀124、主空气导管131、第二玻璃转子流量计132、补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】
空燃比氧传感器性能测试系统，包括配气装置（１）、燃烧装置（２）、温控装置（３）和测试装置（４），其特征是：所述的燃烧装置具有加热炉（２２）；所述的加热炉（２２）的一端连接有燃烧腔（２１）；所述的加热炉（２２）的另一端连接有测量腔（２３）；所述的测量腔（２３）连接有能测量所述燃烧装置内氧气浓度的测试装置；所述的测量腔（２３）连接有能测量并控制所述的加热炉（２２）内腔温度的温控装置（３）；所述的燃烧腔（２１）的进气端连接有所述的配气装置（１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：简家文，汪益，汪鹏君，蒋刚毅，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]