专利名称：一种氧传感器失效模拟设备的制作方法
技术领域：
一种氧传感器失效模拟设备技术领域：
本实用新型涉及汽车车载诊断系统(OBD， on board diagnostics), 尤其涉及OBD系统中氧传感器失效的诊断系统。背景技术：
OBD系统在整车中的主要功能是监督车辆实际使用过程中与排放控制 有关的零部件状态，包括发动机、催化器、氧传感器和其它零部件。当车 辆排放超过OBD系统所规定的标准时向驾驶员报警提示，并对相应的故障代码以及数据帧进行储存。这样可以保证汽车在正常使用中，排放不会超过 0BD所规定标准，大幅减少由于故障造成的超标排放和对大气的污染。美国加利福尼亚州率先在1988年实施了 OBDI标准，检测车辆氧传感 器等排气系统相关零部件在使用中的情况，并于1994年开始实施了更为 严格的OBDII法规。欧洲则是从2000年实施欧III排放标准后增加了 OBD 功能性检査，即通常所说的EOBD (Europe on board diagnostics)。我 国为了防止机动车污染物排放对环境的影响，改善空气质量，也开始逐步 在全国推广OBD系统，2008年7月1日后所销售的车辆必须安装该系统。 我国OBD系统的技术要求在《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(即 国家标准GB18352. 3 — 2005)中有详细的规定。根据国标的要求，在OBD 认证试验中有三个必检的固定项目氧传感器失效验证、催化转化器失效 验证和失火失效验证。氧传感器失效验证是模拟当汽车氧传感器老化失效 后，车辆OBD系统是否可以在规定的周期内检测到该故障，对故障代码和 数据帧进行存储，并点亮MIL(Malfunction Indicator Light)故障指示灯。 在0BD系统的开发和验证试验中，模拟氧传感器的老化有两种方式 一是 采用本来就已经丧失功能的氧传感器，但由于其老化程度不好把握，老化 后的性能不稳定，可靠性较差。二是采用氧传感器失效模拟设备。但国内 尚无此类失效模拟设备，国内汽车厂商进行OBD开发和验证试验时，必须向国外厂商采购此类系统，不但价格昂贵，而且采购周期较长(一般为三 个月)，大大影响了产品项目进度。
发明内容
本实用新型就是为了克服以上的不足，提出了一种性能稳定、可靠性 高的氧传感器失效模拟设备。为实现上述目的，本实用新型提出一种氧传感器失效模拟设备，包括 输入电路模块、计算机及数据板卡模块和输出电路模块，通过计算机中的 信号处理程序，对输入电路模块输入的信号进行实时运算，模拟不同型号 的氧传感器在各种条件下老化后的输出信号，经输出电路模块输出。其中，所述输入电路模块包括顺序串联的保护电路、滤波电路和调理 电路，调理电路将信号进行处理，对信号进行放大或分压处理，使其满足 计算机及数据板卡模块的采集区间。其中，所述计算机及数据板卡模块包括计算机和内置在计算机中的数 据釆集板卡，数据采集板卡上集成模拟输入口和模拟输出口，分别实现对 模拟信号的采集和处理后信号的输出。其中，所述输出电路包括顺序串联的调理电路和保护电路，调理电路 对信号进行分压或放大处理，还原信号的原始幅值变化范围。本实用新型的有益效果是本实用新型提供的氧传感器失效模拟设备通过计算机中的信号处理程 序，对输入的信号进行实时运算，模拟不同型号的氧传感器在各种条件下 老化后的输出信号，不但性能稳定，而且可靠性高。本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
图1是本实用新型氧传感器失效模拟设备结构示意图；图2是本实用新型氧传感器失效模拟设备数据处理流程图。图中l.氧传感器，2.输入电路模块，3.AI (模拟输入口)保护电路， 4.AI滤波电路，5.AI调理电路，6.计算机，7.数据采集板卡，8.输出电路 模块，9. A0 (模拟输出口)调理电路，10.A0保护电路，ll.发动机ECU， 12.AI信号输入口， 13信号处理，14.A0信号输出口。
具体实施方式
实施例，本实用新型提供的在氧传感器失效验证中所用到的氧传感器 失效模拟设备，包括输入电路模块2、计算机及数据板卡模块和输出电路 模块8。在本设备中，如图1所示，氧传感器l、输入电路模块2、计算机 及板卡6、输出电路模块8及发动机ECU11之间信号顺序连接，通过计算 机6中的信号处理程序，对输入的信号进行实时运算，模拟不同型号的氧
传感器在各种条件下老化后的输出信号，其中，模拟实现方法为改变输入 氧传感器波形的斜率、幅值衰减、延迟时间和响应速度，并把运算结果输 出。本设备的输入端连接氧传感器的输出信号，输出端连接汽车的发动机ECU (即OBD系统中的CPU)，通过木设备模拟氧传感器老化后的信号输出。 上述的输入电路模块2，由AI保护电路3、 AI滤波电路4和AI调理 电路5组成，均为电路中的常规设计。AI保护电路3、 AI滤波电路4和AI 调理电路5之间顺序串联，其中AI保护电路3可以保护数据采集板卡在意 外情况下所受到的损害。由于在试车现场不可避免的会受到各种信号噪声 的污染，AI滤波电路4可以滤除此类噪声，尽量保证信号精度；AI调理电 路5将信号进行处理，对信号进行放大或分压处理，使其满足采集板卡AI 口的采集区间。所述的计算机及板卡模块包括计算机6和内置在计算机中的数据采集 板卡7。数据采集板卡7上集成模拟输入口 (AI)和模拟输出口 (A0)， 可以分别实现对模拟信号的采集和处理后信号的输出。计算机6提供信号 处理的程序及程序的人机界面，程序根据人机界面所选择的氧传感器型号、 老化类型、老化程度和各类数据参数对所采集的信号进行处理，处理后的 信号通过A0 口输出，其中上述处理通过软件实现，根据设置的参数，对原 始信号波形的斜率、上下限值、延迟时间和响应速度进行处理。所述的输出电路8，由A0调理电路9和A0保护电路10组成，均为电 路中的常规设计。A0调理电路9和A0保护电路10之间顺序串联。输出电 路8的AO调理电路9为输入电路调理电路的逆过程，对信号进行分压或放 大处理，还原信号的原始幅值变化范围，以供发动机ECU采集和分析。所 述的AO保护电路10实现对数据采集板卡的保护。本氧传感器失效模拟设备的输入端连接氧传感器l的信号输出，设备 的输出端连接发动机ECUll。工作时，如图2所示，氧传感器l所产生的 信号，经输入电路2进行保护、滤波和调理等处理后，送入数据板卡7的 AI信号输入口 12，计算机对信号进行相应的算法处理后，经数据板卡7 的AO信号输出口 14，送至输出电路，进行调理和保护处理后，输出信号 给发动机ECU。采用本实用新型可以模拟各类氧传感器在不同老化程度下的波形输 出，是OBD系统的开发、发动机数据标定和氧传感器失效验证中功能强大 的工具。氧传感器失效验证是指在正常车况下模拟氧传感器老化后，检测 0BD故障指示灯是否点亮，以验证0BD系统是否正常工作。在验证的使用 过程中，将该设备信号输入端连接氧传感器，设备的信号输出端连接发动 机ECU，即将设备串联入氧传感器和发动机ECU之间，并按验证要求设定 老化类型和参数。如果OBD故障指示灯能在规定的时间内点亮，并可以通 过故障诊断仪读到氧传感器失效的故障代码，即说明自诊断系统工作正常， 车辆可以通过验证。与采用已经丧失功能的老化氧传感器对比，本实用新 型可靠性高，老化程度连续可调。与进口设备对比，本实用新型开发周期 短，便于维护，设备成本低。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细 说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新 型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的专利保护 范围。
权利要求1. 一种氧传感器失效模拟设备，其特征在于:包括与氧传感器相连接的输 入电路模块、对输入电路模块输入的信号进行实时运算的计算机及数据板 卡模块和输出模拟氧传感器在各种条件下老化后的信号的输出电路模块， 所述输入电路模块、计算机及数据板卡模块和输出电路模块顺序串联。
2. 如权利要求1所述的氧传感器失效模拟设备，其特征在于:所述输入电 路模块包括顺序串联的保护电路、滤波电路和将信号进行处理使其满足计 算机及数据板卡模块的采集区间的调理电路。
3. 如权利要求l所述的氧传感器失效模拟设备，其特征在于所述计算机 及数据板卡模块包括计算机和内置在计算机中的数据采集板卡，数据采集 板卡上集成模拟输入口和模拟输出口 。
4. 如权利要求1所述的氧传感器失效模拟设备,其特征在于:所述输出电 路包括对信号进行处理使其还原为原始幅值变化范围的调理电路和保护电 路，所述调理电路和保护电路顺序串联。
专利摘要本实用新型公开了一种氧传感器失效模拟设备，包括输入电路部分、计算机及数据板卡部分和输出电路部分，通过计算机中的信号处理程序，对输入的信号进行实时运算，模拟不同型号的氧传感器在各种条件下老化后的输出信号。本实用新型提供的氧传感器失效模拟设备不但性能稳定，而且可靠性高。
文档编号G01N35/00GK201021927SQ200620016450
公开日2008年2月13日 申请日期2006年12月13日 优先权日2006年12月13日
发明者宋豪杰, 波 徐, 超 徐 申请人:比亚迪股份有限公司