專利名稱：空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種汽車用空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)三元催化電噴控制系統(tǒng)中，氧傳感器作為此控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要器 件，主要是利用了其在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后，產(chǎn)生濃燃即空然比入<1;產(chǎn)生稀燃即空然 比入〉1的狀況下分別輸出高低電壓的特性，進(jìn)而由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)三元催化電噴控制系 統(tǒng)，ECU，接受此電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒狀況的判斷，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量和 噴油量的合理配比，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒狀況圍繞在理想空然比，A =1附近波動(dòng)的動(dòng)態(tài)平 衡控制。因此這就要求必須對(duì)氧傳感器的如下技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試1、氧傳感器在不同 燃燒狀況下的輸出電壓，主要包括濃燃狀況，入<1下的高輸出電壓值和稀燃狀況，A >1 下的低輸出電壓值；2、響應(yīng)時(shí)間，包括發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒狀況由濃轉(zhuǎn)稀時(shí)氧傳感器輸出電壓 從高電平變換到低電平所需的下降響應(yīng)時(shí)間UJ直和燃燒狀況由稀轉(zhuǎn)濃時(shí)氧傳感器輸出 電壓從低電平變換到高電平所需的上升響應(yīng)時(shí)間U值。否則氧傳感器性能的差異會(huì)直 接影響發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制的匹配效果。因此，隨著氧傳感器在汽車工業(yè)領(lǐng)域的大量生產(chǎn)、 使用需求，迫切需要開(kāi)發(fā)一個(gè)能對(duì)汽車用氧傳感器性能進(jìn)行精確測(cè)試、比較的裝置。
目前測(cè)試氧傳感器性能的裝置大都建立在使用汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的基礎(chǔ)上，通過(guò)發(fā) 動(dòng)機(jī)的燃燒制備不同燃燒狀況的尾氣。由于采用的燃料是液態(tài)燃油，燃料供給要通過(guò)泵 油、輸油、噴油霧化、汽化混和等多個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是噴油霧化、汽化混和需要一定的時(shí) 間，不便于迅速改變混和氣的濃度，實(shí)現(xiàn)尾氣中燃燒狀況的突變，不利于氧傳感器動(dòng)態(tài) 響應(yīng)特性的測(cè)量。另外，這種裝置產(chǎn)生的尾氣溫度波動(dòng)很大，也不利于氧傳感器特性的 精確測(cè)量。并且，這種裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本也不低。為此，也有人采用了氣態(tài)CxHy 燃料替代燃油的做法，利用氣體調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)定量CxHy和空氣的混合配比，在燃燒后產(chǎn) 生了燃燒狀況濃稀變化的尾氣，初步模擬了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際的燃燒變化，給氧傳感器性 能測(cè)試提供了初歩的測(cè)試條件，但是要全面、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)汽車用氧傳感器的各項(xiàng)性能，特 別是高溫條件下，如800。C，毫秒級(jí)響應(yīng)速度的測(cè)量，這不僅要求提供測(cè)試用的尾氣具 有濃稀變化，還需考慮其狀態(tài)的穩(wěn)定性、濃稀變化控制的方便性、尾氣變化傳遞的快捷 性及測(cè)量所需的高溫尾氣的提供。而目前的氧傳感器性能測(cè)試裝置或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂 貴，或不能方便、準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)氧傳感器的性能。本發(fā)明在分析了現(xiàn)有技術(shù)中的種 種缺點(diǎn)后，提出空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種工作信號(hào)穩(wěn)定、可檢 測(cè)氧氣濃度范圍大、工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的空燃比氧傳感器性能測(cè)試 系統(tǒng)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，包括配氣裝置、燃燒 裝置、溫控裝置和測(cè)試裝置，其中燃燒裝置具有加熱爐；加熱爐的一端連接有燃燒腔； 加熱爐的另一端連接有測(cè)量腔；測(cè)量腔連接有能測(cè)量所述燃燒裝置內(nèi)氧氣濃度的測(cè)試裝 置；測(cè)量腔連接有能測(cè)量并控制加熱爐內(nèi)腔溫度的溫控裝置；燃燒腔的進(jìn)氣端連接有配 氣裝置。
為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的技術(shù)措施還包括加熱爐側(cè)壁的內(nèi)表面設(shè)有保溫隔熱 層；保溫隔熱層內(nèi)側(cè)設(shè)置有陶瓷體，并且陶瓷體內(nèi)部包埋有電阻絲；燃燒腔的氣體入口 的一端安裝有火焰槍；測(cè)量腔的側(cè)壁貫穿制有至少一個(gè)測(cè)量孔；加熱爐的側(cè)壁內(nèi)周設(shè)置有瓷內(nèi)膽；測(cè)量腔側(cè)壁的內(nèi)周設(shè)有保溫隔熱層。 配氣裝置包括燃?xì)馀渲孟到y(tǒng)和空氣配置系統(tǒng)。
燃?xì)馀渲孟到y(tǒng)具有氣罐連接有第一減壓閥的一端；第一減壓閥的另一端連接有燃?xì)?導(dǎo)管的進(jìn)氣端；燃?xì)鈱?dǎo)管的出氣端連接有火焰槍；燃?xì)鈱?dǎo)管上安裝有能測(cè)試氣體流量的 第一玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)。
空氣配置系統(tǒng)具有壓縮空氣罐；壓縮空氣罐連接有第二減壓閥的一端；第二減壓閥 的另一端連接有油水分離器的一端；油水分離器的另一端連接有三通閥的進(jìn)氣端；三通 閥的第一出氣端連接有主空氣通路；三通閥的第二出氣端連接有補(bǔ)償空氣通路。
主空氣通路包括主空氣導(dǎo)管和第二玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)；三通閥的第一出氣端連接有主 空氣導(dǎo)管的進(jìn)氣端；主空氣導(dǎo)管的出氣端連接有火焰槍。
補(bǔ)償空氣通路包括補(bǔ)償空氣導(dǎo)管、第三玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁閥和補(bǔ)氣管道；三通 閥的第二出氣端連接有補(bǔ)償空氣導(dǎo)管的進(jìn)氣端；補(bǔ)償空氣導(dǎo)管的出氣端連接有補(bǔ)氣管 道，并且補(bǔ)氣管道貫穿安裝在燃燒腔的進(jìn)氣端；電磁闊連接有測(cè)試裝置，并且能受測(cè)試 裝置所發(fā)出的電信號(hào)控制。
測(cè)試裝置包括至少一個(gè)氧傳感器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)連線、數(shù)據(jù)采集卡、電源和信號(hào)線； 氧傳感器貫穿設(shè)置在測(cè)量孔內(nèi)；計(jì)算機(jī)連接有數(shù)據(jù)連線；數(shù)據(jù)連線還連接有數(shù)據(jù)采集卡； 氧傳感器通過(guò)信號(hào)線將信號(hào)傳給能對(duì)計(jì)算機(jī)和氧傳感器之間進(jìn)行適配的數(shù)據(jù)采集卡；數(shù) 據(jù)采集卡還連接有電磁閥。
溫控裝置包括第一測(cè)溫?zé)犭娕?、第二測(cè)溫?zé)犭娕肌乜貎x和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；第一測(cè)溫?zé)?電偶貫穿設(shè)置在測(cè)量腔的側(cè)壁；第二測(cè)溫?zé)犭娕钾灤┰O(shè)置在加熱爐的側(cè)壁；溫控儀能讀 取第一測(cè)溫?zé)犭娕己偷诙y(cè)溫?zé)犭娕嫉碾娦盘?hào)，并且其能對(duì)電阻絲的加熱進(jìn)行控制；溫 控儀連接有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)能對(duì)第一測(cè)溫?zé)犭娕己偷诙y(cè)溫?zé)犭娕贾g的電路導(dǎo)通 狀態(tài)進(jìn)行切換。測(cè)量腔自由端制有排煙筒；燃燒腔安裝有觀察鏡。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果是本發(fā)明主要由配氣裝置、燃燒裝置、溫控裝置、 測(cè)試裝置四個(gè)功能塊組成；其中配氣裝置通過(guò)三路氣路的控制實(shí)現(xiàn)了可燃CxHy氣體和 空氣的合理配比；燃燒裝置則由燃燒腔、加熱爐、測(cè)量腔三部分組成，其中燃燒腔用于 產(chǎn)生不同燃燒狀態(tài)的尾氣，加熱爐將尾氣加熱到測(cè)量所需的溫度，測(cè)量腔則為被測(cè)氧傳 感器提供安放、測(cè)量處。溫控裝置則實(shí)現(xiàn)測(cè)量尾氣的溫度控制。測(cè)試裝置則通過(guò)計(jì)算機(jī)、 數(shù)據(jù)采集卡、專門開(kāi)發(fā)的汽車用氧傳感器測(cè)試系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)配比氣體燃燒狀態(tài)轉(zhuǎn)換的自 動(dòng)控制和汽車用氧傳感器各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)的測(cè)試、記錄。其有益效果為
1. 用可燃CxHy氣體替代液態(tài)的汽油燃燒生成尾氣，使模擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的油路系統(tǒng) 中復(fù)雜的泵油、輸油、噴油霧化、混合等環(huán)節(jié)得以簡(jiǎn)化。
2. 由于采用了三條氣路的配氣設(shè)計(jì)，僅需控制補(bǔ)償空氣通路的通斷就能實(shí)現(xiàn)燃燒尾 氣濃稀狀況方便、快捷的變化。并且此氣路設(shè)計(jì)成單獨(dú)由補(bǔ)氣管道直接流入燃燒腔，疊 加在燃燒的尾氣狀態(tài)上，克服了在火焰槍頭附近燃燒氣體通路的擁堵效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了尾氣 燃燒狀態(tài)的穩(wěn)定控制。
3. 燃燒裝置中燃燒腔、加熱爐、測(cè)量腔的直通連接方式的設(shè)計(jì)，得以保證尾氣通路 的暢通；兩個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕嫉脑O(shè)計(jì)可以方便地進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)予加熱的控制，以及在使用過(guò) 程中停用間隙期的保溫，為快速啟動(dòng)測(cè)量提供了方便并節(jié)省了燃料。另外在燃燒裝置的 外層均使用了保溫材料，保證了高溫測(cè)量尾氣的實(shí)現(xiàn)和操作的安全。
4. 通過(guò)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、專門開(kāi)發(fā)的汽車用氧傳感器測(cè)試系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)了燃燒 狀態(tài)轉(zhuǎn)換的集中式自動(dòng)控制和汽車用氧傳感器各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)的測(cè)試、記錄。


圖1本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)框圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明配氣裝置l、燃燒裝置2、溫控裝置3、測(cè)試裝置4、氣罐lll、第一 減壓閥112、燃?xì)鈱?dǎo)管113、第一玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)114、壓縮空氣罐121、第二減壓閥122、 油水分離器123、三通閥124、主空氣導(dǎo)管131、第二玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)132、補(bǔ)償空氣導(dǎo) 管141、第三玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)142、電磁閥143、燃燒腔21、加熱爐22、測(cè)量腔23、火 焰槍2U、觀察鏡214、燃燒腔通道215、補(bǔ)氣管道212、瓷內(nèi)膽213、陶瓷體222、電 阻絲223、保溫隔熱層221、氣體通道224、測(cè)量管壁231、保溫隔熱層232、排煙筒235、 第一測(cè)量孔233、第二測(cè)量孔234、第一測(cè)溫?zé)犭娕?1、第二測(cè)溫?zé)犭娕?2、溫控儀33、 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)34、第一氧傳感器41、第二氧傳感器42、計(jì)算機(jī)43、數(shù)據(jù)連線44、數(shù)據(jù)采集 卡45、電源46、信號(hào)線47。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)框圖，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，包括配氣裝置l、燃燒裝置2、溫控裝置3
和測(cè)試裝置4，其中燃燒裝置具有加熱爐22;加熱爐22的一端連接有燃燒腔21;加
熱爐22的另一端連接有測(cè)量腔23;測(cè)量腔23連接有能測(cè)量所述燃燒裝置內(nèi)氧氣濃度的 測(cè)試裝置；觀懂腔23連接有能測(cè)量并控制加熱爐22內(nèi)腔溫度的溫控裝置3;燃燒腔21 的進(jìn)氣端連接有配氣裝置l。
加熱爐22側(cè)壁的內(nèi)表面設(shè)有保溫隔熱層221;保溫隔熱層221內(nèi)側(cè)設(shè)置有陶瓷體 222，并且陶瓷體222內(nèi)部包埋有電阻絲223;燃燒腔21的氣體入口的一端安裝有火焰 槍211;測(cè)量腔23的側(cè)壁貫穿制有至少一個(gè)測(cè)量孔，本實(shí)施例優(yōu)選為兩個(gè)，即第一測(cè)量 孔233和第二測(cè)量孔234;燃燒腔21的側(cè)壁內(nèi)周設(shè)置有瓷內(nèi)膽213;測(cè)量腔23側(cè)壁的 內(nèi)周設(shè)有保溫隔熱層232。
配氣裝置1包括燃?xì)馀渲孟到y(tǒng)和空氣配置系統(tǒng)。
燃?xì)馀渲孟到y(tǒng)具有氣罐lll，氣罐111連接有第一減壓閥112的一端；第一減壓閥 112的另一端連接有燃?xì)鈱?dǎo)管113的進(jìn)氣端；燃?xì)鈱?dǎo)管113的出氣端連接有火焰槍211; 燃?xì)鈱?dǎo)管113上安裝有能測(cè)試氣體流量的第一玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)114。
空氣配置系統(tǒng)具有壓縮空氣罐121;壓縮空氣罐121連接有第二減壓閥122的一端；
第二減壓閥122的另一端連接有油水分離器123的一端；油水分離器123的另一端連接 有三通閥124的進(jìn)氣端；三通闊124的第一出氣端連接有主空氣通路；三通闊124的第 二出氣端連接有補(bǔ)償空氣通路。
主空氣通路包括主空氣導(dǎo)管131和第二玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)132;三通閥124的第一出 氣端連接有主空氣導(dǎo)管131的進(jìn)氣端；主空氣導(dǎo)管131的出氣端連接有火焰槍211。
補(bǔ)償空氣通路包括補(bǔ)償空氣導(dǎo)管141、第三玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)142、電磁闊143和補(bǔ) 氣管道212;三通閥124的第二出氣端連接有補(bǔ)償空氣導(dǎo)管141的進(jìn)氣端；補(bǔ)償空氣導(dǎo) 管141的出氣端連接有補(bǔ)氣管道212，并且補(bǔ)氣管道212貫穿安裝在燃燒腔21的進(jìn)氣端； 電磁閥143連接有測(cè)試裝置4，并且能受測(cè)試裝置4所發(fā)出的電信號(hào)控制。
測(cè)試裝置4包括至少一個(gè)氧傳感器，本實(shí)施例優(yōu)選為兩個(gè)，即第一氧傳感器41和 第二氧傳感器42、計(jì)算機(jī)43、數(shù)據(jù)連線44、數(shù)據(jù)采集卡45、電源46和信號(hào)線47;氧 傳感器貫穿設(shè)置在測(cè)量孔內(nèi)；計(jì)算機(jī)43連接有數(shù)據(jù)連線44;數(shù)據(jù)連線44還連接有數(shù)據(jù) 采集卡45;氧傳感器通過(guò)信號(hào)線47將信號(hào)傳給能對(duì)計(jì)算機(jī)43和氧傳感器之間進(jìn)行適配 的數(shù)據(jù)采集卡45;數(shù)據(jù)采集卡45還連接有電磁閥143。
溫控裝置3包括第一測(cè)溫?zé)犭娕?1、第二測(cè)溫?zé)犭娕?2、溫控儀33和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)34;第一測(cè)溫?zé)犭娕?1貫穿設(shè)置在測(cè)量腔23的側(cè)壁；第二測(cè)溫?zé)犭娕?2貫穿設(shè)置在加熱 爐22的側(cè)壁；溫控儀33能讀取第一測(cè)溫?zé)犭娕?1和第二測(cè)溫?zé)犭娕?2的電信號(hào)，并 且其能對(duì)電阻絲223的加熱進(jìn)行控制；溫控儀33連接有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)34;轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)34能對(duì) 第一測(cè)溫?zé)犭娕?1和第二測(cè)溫?zé)犭娕?2之間的電路導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行切換。 測(cè)量腔23自由端制有排煙筒235;燃燒腔21安裝有觀察鏡214。 如圖1，本發(fā)明的汽車用氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)主要由配氣裝置、燃燒裝置、溫控 裝置、測(cè)試裝置四個(gè)功能模塊組成。
其結(jié)構(gòu)如圖2:在配氣裝置中，首先通過(guò)第一玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)114調(diào)節(jié)好從CxHy 氣罐111沿燃?xì)鈱?dǎo)管113流出的CxHy氣流量和第二玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)132調(diào)節(jié)好從壓縮 空氣罐121沿主空氣導(dǎo)管131流出的主空氣流量，二者經(jīng)過(guò)安裝在燃燒腔21上的火焰 槍211中混配后點(diǎn)燃，在燃燒腔21內(nèi)產(chǎn)生濃燃狀況，即空然比入約在0.90至0.97之 間的尾氣；然后再通過(guò)第三玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)142調(diào)節(jié)好從壓縮空氣罐121沿補(bǔ)償空氣導(dǎo) 管141流出的補(bǔ)償空氣流量，并通過(guò)燃燒腔21上另一單獨(dú)補(bǔ)氣管道212也流入燃燒腔 21內(nèi)。電磁閥143控制著補(bǔ)償空氣導(dǎo)管141的通斷。當(dāng)電磁閥143接收到由數(shù)據(jù)采集卡 45發(fā)來(lái)的高電平信號(hào)時(shí)，打開(kāi)補(bǔ)償空氣導(dǎo)管141，調(diào)節(jié)好的補(bǔ)償空氣通過(guò)補(bǔ)氣管道212 流入燃燒腔21內(nèi)，疊加在前面的燃燒狀況上，使得尾氣由濃燃狀況，即空然比入約在 0.90至0.97之間，改變?yōu)橄∪紶顩r，即空然比A約在1,03至1. 1之間。反之，當(dāng)電磁 閥143關(guān)斷補(bǔ)償空氣導(dǎo)管141時(shí)，又使得尾氣由稀燃狀況恢復(fù)為濃燃狀況。在這里，我 們雖然采用了三條氣路進(jìn)行配氣，但僅需控制補(bǔ)償空氣的通斷就實(shí)現(xiàn)了燃燒尾氣濃稀狀 況方便、快捷的變化。然而，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的配氣燃燒裝置中， 一般采用多個(gè)氣路共同接 入火焰槍211內(nèi)混合燃燒的方式，由于在火焰槍中的擁堵效應(yīng)，其某個(gè)氣路的改變，會(huì) 產(chǎn)生對(duì)另外氣路流量的干擾，帶來(lái)燃燒狀況不在控制范圍內(nèi)波動(dòng)。而本發(fā)明系統(tǒng)采用了 補(bǔ)償空氣氣路從另一單獨(dú)補(bǔ)氣管道212直接流入燃燒腔21內(nèi)的方式，克服了上述不足， 實(shí)現(xiàn)了尾氣燃燒狀態(tài)的穩(wěn)定控制。為了實(shí)現(xiàn)更好的配氣控制，系統(tǒng)還用到兩個(gè)減壓閥， 即第一減壓閥112、第二減壓閥122，油水分離器123和三通閥124。實(shí)際測(cè)試時(shí)，CxHy
氣可具體為煤氣或天然氣。
燃燒裝置則由主要由燃燒腔21、加熱爐22、測(cè)量腔23及其附件組成，其中燃燒腔 21產(chǎn)生不同燃燒狀態(tài)的尾氣，加熱爐22則將尾氣加熱到所需的測(cè)量溫度，測(cè)量腔23 則為被測(cè)氧傳感器的安放處。為了保證尾氣通路的暢通，三部分實(shí)現(xiàn)了直通連接方式。
配氣裝置輸出的設(shè)定氣體通過(guò)火焰槍211混合燃燒后產(chǎn)生的尾氣進(jìn)入燃燒腔通道 215，補(bǔ)償空氣則通過(guò)補(bǔ)氣管道212也進(jìn)入燃燒腔通道215。為了保持燃燒尾氣的熱量和 裝置的安全，在燃燒腔通道19內(nèi)壁設(shè)置了耐溫及保溫的瓷內(nèi)膽213。同時(shí)為便于直觀地 觀察氣體燃燒的情況，用云母片設(shè)計(jì)了觀察鏡214。
尾氣高速進(jìn)入加熱爐的氣體通道224后，為達(dá)到尾氣處于設(shè)定測(cè)量溫度的需要，再 由貫穿在陶瓷體222中的電阻絲223對(duì)其進(jìn)行加熱。為了保證加熱效果及特別高溫的需 求，在加熱爐外部采用氧化鋁纖維材質(zhì)設(shè)計(jì)了保溫隔熱層221進(jìn)行保溫隔熱，在氣體通 道224氣流方向的末端位置處還安裝了第一測(cè)溫?zé)犭娕?1。
當(dāng)加溫后的尾氣流入測(cè)量腔23后，通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)可對(duì)安裝在第一測(cè)量孔233、第二 測(cè)量孔234上的氧傳感器進(jìn)行電壓信號(hào)測(cè)量。為保證被測(cè)兩只氧傳感器具有相同的工作 環(huán)境，第一測(cè)量孔233、第二測(cè)量孔234在測(cè)量管壁231上三維立面成90度相鄰，并在 測(cè)量管壁231靠近氧傳感器233的三維立面成45度的相鄰位置上設(shè)置了了第二測(cè)溫?zé)?電偶32;在測(cè)量管壁231的外殼上也設(shè)置了保溫隔熱層232。排煙筒235的長(zhǎng)度較長(zhǎng)， 其內(nèi)徑比測(cè)量管壁231內(nèi)徑小6mm，使尾氣合理流動(dòng)排氣，滿足氧傳感器對(duì)尾氣的測(cè)量 所需。溫控裝置中的溫控儀33在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)34與第一測(cè)溫?zé)犭娕?1相連， 并輸出功率驅(qū)動(dòng)電阻絲223對(duì)加熱爐22按照設(shè)置的予加熱溫度進(jìn)行予加熱。當(dāng)加熱爐 22予加熱到設(shè)置的予加熱溫度時(shí)，火焰槍211點(diǎn)火，溫控儀33再轉(zhuǎn)換為與第二測(cè)溫?zé)?電偶32相連，并輸出功率驅(qū)動(dòng)電阻絲223對(duì)尾氣按照設(shè)置測(cè)量溫度進(jìn)行加熱，同時(shí)也 實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試腔實(shí)際溫度的測(cè)量。這樣的設(shè)計(jì)可以提供無(wú)需浪費(fèi)燃?xì)獾挠杓訜?；另外在?統(tǒng)使用過(guò)程中出現(xiàn)較長(zhǎng)的停用間隙期間，也可關(guān)閉配氣系統(tǒng)，熄滅火焰槍211，將溫控 儀33通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)34與第一測(cè)溫?zé)犭娕?1相連，按照設(shè)置的保溫溫度進(jìn)行保溫，為 下次快速啟動(dòng)測(cè)量提供方便。
測(cè)試裝置硬件由計(jì)算機(jī)43、數(shù)據(jù)連線44、數(shù)據(jù)采集卡45、第一氧傳感器41和第二 氧傳感器42等組成。軟件則為專門開(kāi)發(fā)的汽車用氧傳感器測(cè)試系統(tǒng)軟件。
工作過(guò)程測(cè)量前，溫控裝置中的溫控儀33通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)34與第一測(cè)溫?zé)犭娕?1 相連，并輸出功率驅(qū)動(dòng)電阻絲223對(duì)加熱爐22按照設(shè)置的予加熱溫度進(jìn)行予加熱。同 時(shí)將第一測(cè)量孔233、第二測(cè)量孔234上的每只氧傳感器加熱器線與12V的電源46相連 接，若不帶加熱器型氧傳感器則不需要此步。每個(gè)氧傳感器的信號(hào)線47與數(shù)據(jù)采集卡 45相應(yīng)通道相連接。當(dāng)加熱爐22予加熱到設(shè)置的予加熱溫度時(shí)，打開(kāi)設(shè)定好主空氣流 量、CxHy氣流量，通入火焰槍211中并點(diǎn)燃，溫控儀33再轉(zhuǎn)換為與第二測(cè)溫?zé)犭娕?2 相連，并輸出功率驅(qū)動(dòng)電阻絲223對(duì)尾氣按照設(shè)置測(cè)量溫度進(jìn)行加熱，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè) 試腔實(shí)際溫度的測(cè)量。然后啟動(dòng)專門為本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的汽車用氧傳感器測(cè)試系統(tǒng)軟，出現(xiàn) 在測(cè)試界面。操作界面上的"過(guò)程控制"按鈕，實(shí)現(xiàn)"上升"或"下降"兩種過(guò)程選擇， 計(jì)算機(jī)43則通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡45輸出高低控制電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電磁閥143，控制補(bǔ)償空 氣導(dǎo)管141的開(kāi)斷，使補(bǔ)償空氣疊加在前面的燃燒狀態(tài)上，完成燃燒腔產(chǎn)生的尾氣入值 在大于l和小于l兩種燃燒狀態(tài)之間的迅速轉(zhuǎn)變。同時(shí)，對(duì)由于尾氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變帶來(lái)的氧 傳感器輸出電壓信號(hào)的變化則通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡45進(jìn)行采集，輸入到計(jì)算機(jī)43中，并通 過(guò)專門開(kāi)發(fā)的汽車用氧傳感器測(cè)試系統(tǒng)軟件中的電壓測(cè)量模塊和響應(yīng)時(shí)間測(cè)量模塊進(jìn) 行分析，實(shí)現(xiàn)最大電壓、最低電壓、上升時(shí)間、下降時(shí)間等參數(shù)的測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)上述測(cè) 量數(shù)據(jù)的保存。對(duì)其他傳感器的測(cè)量，僅僅更換第一測(cè)量孔233、第二測(cè)量孔234上傳 感器后，連接好相應(yīng)的加熱器線和信號(hào)線，然后操作控制軟件界面上的"過(guò)程控制"按 鈕，實(shí)現(xiàn)"上升"或"下降"兩種過(guò)程選擇，重復(fù)上述最大電壓、最低電壓、上升時(shí)間、 下降時(shí)間等參數(shù)的測(cè)量即可。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例已被闡明，由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員做出的各種變化或改型都不 會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，包括配氣裝置(1)、燃燒裝置(2)、溫控裝置(3)和測(cè)試裝置(4)，其特征是所述的燃燒裝置具有加熱爐(22)；所述的加熱爐(22)的一端連接有燃燒腔(21)；所述的加熱爐(22)的另一端連接有測(cè)量腔(23)；所述的測(cè)量腔(23)連接有能測(cè)量所述燃燒裝置內(nèi)氧氣濃度的測(cè)試裝置；所述的測(cè)量腔(23)連接有能測(cè)量并控制所述的加熱爐(22)內(nèi)腔溫度的溫控裝置(3)；所述的燃燒腔(21)的進(jìn)氣端連接有所述的配氣裝置(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的加熱 爐(22)側(cè)壁的內(nèi)表面設(shè)有保溫隔熱層(221);所述的保溫隔熱層(221)內(nèi)側(cè)設(shè)置有陶瓷體 (222)，并且所述的陶瓷體(222)內(nèi)部包埋有電阻絲(223);所述的燃燒腔(21)的氣體入 口的一端安裝有火焰槍(211);所述的測(cè)量腔(23)的側(cè)壁貫穿制有至少一個(gè)測(cè)量孔；所 述的加熱爐(22)的側(cè)壁內(nèi)周設(shè)置有瓷內(nèi)膽(213);所述的測(cè)量腔(23)側(cè)壁的內(nèi)周設(shè)有保 溫隔熱層(232)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的配氣 裝置(1)包括燃?xì)馀渲孟到y(tǒng)和空氣配置系統(tǒng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的燃?xì)?配置系統(tǒng)具有氣罐(lll)，所述的氣罐(111)連接有第一減壓閥(112)的一端；所述的第 一減壓閥(112)的另一端連接有燃?xì)鈱?dǎo)管(113)的進(jìn)氣端；所述的燃?xì)鈱?dǎo)管(113)的出氣 端連接有所述的火焰槍(211);所述的燃?xì)鈱?dǎo)管(113)上安裝有能測(cè)試氣體流量的第一玻 璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)(114)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的空氣 配置系統(tǒng)具有壓縮空氣罐(121);所述的壓縮空氣罐(121)連接有第二減壓閥(122)的一 端；所述的第二減壓閥(122)的另一端連接有油水分離器(123)的一端；所述的油水分離 器(123)的另一端連接有三通閥(124)的進(jìn)氣端；所述的三通閥(124)的第一出氣端連接 有主空氣通路；所述的三通閥(124)的第二出氣端連接有補(bǔ)償空氣通路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的主空 氣通路包括主空氣導(dǎo)管(131)和第二玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)(132);所述的三通閥(124)的第一 出氣端連接有所述的主空氣導(dǎo)管(131)的進(jìn)氣端；所述的主空氣導(dǎo)管(131)的出氣端連接 有所述的火焰槍(211)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的補(bǔ)償 空氣通路包括補(bǔ)償空氣導(dǎo)管(141)、第三玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)(142)、電磁閥(143)和補(bǔ)氣管 道(212);所述的三通閥(124)的第二出氣端連接有所述的補(bǔ)償空氣導(dǎo)管(141)的進(jìn)氣端； 所述的補(bǔ)償空氣導(dǎo)管(141)的出氣端連接有所述的補(bǔ)氣管道(212)，并且所述的補(bǔ)氣管道 (212)貫穿安裝在所述的燃燒腔(21)的進(jìn)氣端；所述的電磁閥(143)連接有所述的測(cè)試裝 置(4)，并且能受所述的測(cè)試裝置(4)所發(fā)出的電信號(hào)控制。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2至7任一權(quán)利要求所述的空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特 征是所述的測(cè)試裝置(4)包括至少一個(gè)氧傳感器、計(jì)算機(jī)(43)、數(shù)據(jù)連線(44)、數(shù)據(jù) 采集卡(45)、電源(46)和信號(hào)線(47);所述的氧傳感器貫穿設(shè)置在所述的測(cè)量孔內(nèi)；所 述的計(jì)算機(jī)(43)連接有所述的數(shù)據(jù)連線(44);所述的數(shù)據(jù)連線(44)還連接有所述的數(shù)據(jù) 采集卡(45);所述的氧傳感器通過(guò)所述的信號(hào)線(47)將信號(hào)傳給能對(duì)計(jì)算機(jī)(43)和氧傳 感器之間進(jìn)行適配的數(shù)據(jù)采集卡(45);所述的數(shù)據(jù)采集卡(45)還連接有所述的電磁閥 (143)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的溫控 裝置(3)包括第一測(cè)溫?zé)犭娕?31)、第二測(cè)溫?zé)犭娕?32)、溫控儀(33)和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(34); 所述的第一測(cè)溫?zé)犭娕?31)貫穿設(shè)置在所述的測(cè)量腔(23)的側(cè)壁；所述的第二測(cè)溫?zé)犭?偶(32)貫穿設(shè)置在所述的加熱爐(22)的側(cè)壁；所述的溫控儀(33)能讀取所述的第一測(cè)溫 熱電偶(31)和第二測(cè)溫?zé)犭娕?32)的電信號(hào)，并且其能對(duì)所述的電阻絲(223)的加熱進(jìn) 行控制；所述的溫控儀(33)連接有所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(34);所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(34)能對(duì)第一 測(cè)溫?zé)犭娕?31)和第二測(cè)溫?zé)犭娕?32)之間的電路導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行切換。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的測(cè)量 腔(23)自由端制有排煙筒(235);所述的燃燒腔(21)安裝有觀察鏡(214)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了空燃比氧傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，包括配氣裝置、燃燒裝置、溫控裝置和測(cè)試裝置，其中燃燒裝置具有加熱爐；加熱爐的一端連接有燃燒腔；加熱爐的另一端連接有測(cè)量腔；測(cè)量腔連接有能測(cè)量所述燃燒裝置內(nèi)氧氣濃度的測(cè)試裝置；測(cè)量腔連接有能測(cè)量并控制加熱爐內(nèi)腔溫度的溫控裝置；燃燒腔的進(jìn)氣端連接有配氣裝置。配氣裝置通過(guò)三路氣路的控制實(shí)現(xiàn)了可燃CxHy氣體和空氣的合理配比；燃燒裝置則由燃燒腔、加熱爐、測(cè)量腔三部分組成，其中燃燒腔用于產(chǎn)生不同燃燒狀態(tài)的尾氣，加熱爐將尾氣加熱到測(cè)量所需的溫度，測(cè)量腔則為被測(cè)氧傳感器提供安放、測(cè)量處；溫控裝置則實(shí)現(xiàn)測(cè)量尾氣的溫度控制。本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)燃燒尾氣濃稀狀況變化快捷、穩(wěn)定以及各項(xiàng)性能的測(cè)試控制轉(zhuǎn)換自如、記錄方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/00GK101281153SQ200810061669
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者益 汪, 汪鵬君, 簡(jiǎn)家文, 蔣剛毅 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)