氧传感器动态特性测试台架研发

发布时间：2017-10-05 21:01

  本文关键词：氧传感器动态特性测试台架研发

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【摘要】：随着汽车产业的快速发展所带来的环境污染问题日益严重,政府部门出台更严苛的尾气排放法规以保证环境质量,其中氧传感器是汽车尾气排放控制中关键的零部件之一。现在国内的氧传感器制造商基本停留于四线的开关型氧传感器生产研发中,而且传感器质量与国外产品还有一定差距。为此,生产企业需要对传感器动静态特性进行检验。本课题研发了能检测氧传感器加热电流、传感器阻抗等静态特性以及检测氧传感器开关特性、启动时间等动态特性的测试台。通过将待测传感器的实验值与企业标准值进行对比,帮助国内汽车零部件企业进一步提升自己产品的竞争力。本文主要针对开关型的浓差电压型传感器进行测试台架的研发。根据企业需求,通过分析氧传感器的工作原理和输出特性,制定对应的动态特性实验的测试方案。考虑需要满足系统响应快和模拟工况真实等条件,本文基于单缸四冲程的春风CF125发动机进行测试台架的研发,台架由发动机、排气系统、传感器测试装载台以及上位机等组成。同时选择基于飞思卡尔公司的MC9S12P128和MC33812芯片所制作的控制板进行核心控制,如喷油控制、转速控制、控制算法计算以及CAN通讯等。测试台架的工作原理是上位机根据特定的实验发送需求的空燃比指令给ECU。ECU通过获取宽域氧传感器的输出信号进行闭环控制,确保实际空燃比曲线能够较好地跟踪需求空燃比曲线。同时采集待测传感器的输出电压,并对其进行分析计算,从而判断传感器质量。考虑到有长短两种空燃比切换周期的控制,因此分别选择PID系数查表化的PID控制和油膜动态补偿器来满足两种控制要求。通过Matlab/Simulink平台,建立PID控制模型和油膜动态补偿的发动机平均值模型,仿真检验模型后借助Simulink的Real-time workshop自动代码生成工具直接生成控制代码下载到单片机中。在实际测试中,对PID系数和油膜动态特性参数进行标定,并展示了其中一部分重要的静态和动态特性测试实验实例,分析待测传感器的性能。最终完善后的测试台架可以实现氧传感器的动静态测试,以及实现数据保存、分析以及打印报告等功能。本文所建立的氧传感器动态特性测试台架为企业提供了一个快捷有效的氧传感器动静态特性检验方案,为企业进一步开发和提升产品质量提供有效的帮助。
【关键词】：氧传感器 测试台架 PID 油膜动态补偿 基于模型设计
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 氧传感器现状分析11-14
• 1.1.1 国内氧传感器生产及应用情况11-13
• 1.1.2 国外氧传感器生产及应用情况13-14
• 1.2 氧传感器的工作原理14-16
• 1.3 空燃比控制的研究现状16-19
• 1.4 本课题的研究内容19
• 1.5 本文的组织和结构19-21
• 第二章 氧传感器测试台架概述21-26
• 2.1 氧传感器输出信号分析21-22
• 2.2 测试台架的主要功能和要求22
• 2.3 传感器动态特性指标及其测试方案22-25
• 2.3.1 开关特性22-23
• 2.3.2 启动时间23-24
• 2.3.3 快速切换24
• 2.3.4 工况实验24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 传感器台架方案设计26-37
• 3.1 整体方案设计26-27
• 3.2 核心方案设计27-31
• 3.2.1 喷油调节方案设计29-30
• 3.2.2 转速调节方案设计30
• 3.2.3 通讯方案设计30-31
• 3.3 控制策略方案实现31-33
• 3.4 相关软硬件选型33-36
• 3.4.1 发动机选型33-34
• 3.4.2 油门电机选型34-35
• 3.4.3 CAN设备选型35
• 3.4.4 开发工具选择35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 实验台空燃比控制策略设计37-48
• 4.1 PID控制方案设计37-39
• 4.2 油膜动态补偿设计39-46
• 4.2.1 进气系统子模型40-42
• 4.2.2 燃油系统子模型42-43
• 4.2.3 动力输出子模型43-44
• 4.2.4 发动机模型仿真44-46
• 4.3 本章小结46-48
• 第五章 台架系统测试48-61
• 5.1 C#控制界面设计48-49
• 5.1.1 C#通讯设计48
• 5.1.2 C#可视化控制界面设计48-49
• 5.2 控制模型参数标定49-56
• 5.2.1 PID参数标定51-53
• 5.2.2 油膜动态补偿器参数标定53-56
• 5.3 系统测试实验56-60
• 5.3.1 静态实验57-58
• 5.3.2 动态实验58-60
• 5.4 测试注意事项60
• 5.5 本章小结60-61
• 总结与展望61-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果67-68
• 致谢68-69
• 附件69

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5 ;博世公司的氧传感器[J];汽车与配件;2006年30期

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9 文华;朱玉琛;张玉广;汤雪志;;氧传感器的发展和应用[J];舰船防化;2008年03期

10 邹恒琪;蒋治成;谢光远;冯江涛;陈存华;;汽车氧传感器的发展及研究[J];汽车电器;2008年02期

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1 籍少敏;伍晚花;吴玉波;张欣;吴文婷;迟丽娜;周富科;杨玉斌;邵景银;金怡;郭慧敏;赵建章;;基于发光寿命监测的荧光法氧传感器的研制[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

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3 简家文;;气压变化对极限电流型氧传感器输出特性的影响[A];第二届中国科学院博士后学术年会暨高新技术前沿与发展学术会议程序册[C];2010年

4 周君;张跃;;电流型车用氧传感器的设计[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

5 任好;徐科军;王肖芬;滕勤;;EGO传感器及其动态标定与建模方案[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年

6 王东亮;周永清;季建朝;赵子龙;令辉;;氧传感器响应变慢自适应空燃比闭环控制方法研究[A];2014第二届中国指挥控制大会论文集（上）[C];2014年

7 蒋学悟;刘海韬;魏海明;;新型免更换氧传感器的烟气分析仪[A];中国土木工程学会城市燃气分会应用专业委员会2010年年会论文集[C];2010年

8 王光伟;李和平;徐丽萍;张磊;;YSZ氧传感器电极性能影响因素研究[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年

9 简家文;杨宏;杨邦朝;;钇稳定ZrO_2界限电流型微氧氧传感器的理论设计[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年

10 王震;方茂东;颜伏伍;邹斌;王建海;杜建波;;OBD系统氧传感器劣化诊断与排放分析[A];2006年APC联合学术年会论文集[C];2006年

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1 本报记者 晓惑;都是氧传感器惹的祸[N];当代汽车报;2005年

2 刘道安;复合式氧传感器研制成功[N];中国医药报;2004年

3 刘道安;“复合式氧传感器研制及应用”课题通过鉴定[N];中国中医药报;2003年

4 道尔吉;氧传感器在炼钢生产中的应用[N];世界金属导报;2007年

5 湖北 刘道春;电喷汽车的故障分析及排除(三)[N];电子报;2011年

6 ;关于等压法透氧仪设备标定的探讨[N];中国包装报;2007年

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9 ;专家诊断[N];中国汽车报;2002年

10 姚立平;笑对复杂工况[N];中华工商时报;2003年

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1 罗志安;氧化锆氧传感器电极性能研究[D];华中科技大学;2006年

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9 黄海琴;片式氧传感器微观结构表征和性能研究[D];武汉科技大学;2009年

10 熊虎;氧传感器的性能分析与研究[D];西安电子科技大学;2010年

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本文编号：978789