专利名称：一种氧传感器老化系统及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种氧传感器老化系统及其工作方法，用于对氧传感器进行耐久老化试验。
背景技术：
氧传感器作为电喷系统的重要组成部分，对发动机的排放有着举足轻重的作用。根据中华人民共和国汽车行业标准中对车用指形加热型氧传感器技术条件的描述，必须对其进行耐久老化性试验。标准中规定了对于12W加热棒氧传感器和18W加热棒氧传感器老化试验方法氧传感器必须安装在λ(空燃比)等于1的受控汽油发动机的排气系统，速度和负荷在一个6周期的程序中变化，其顶部的温度曲线如图1所示，进行不小于250h的耐久性试验，其中第一曲线T1表示排气管的温度，第二曲线T2表示发动机顶部的六角螺母位置处的温度。目前，行业内并没有一个统一的实验平台，主要是有用实车、模拟燃烧和台架等几种实验平台，但从要求上看，用实车作试验很难保证在过程中排温都满足范围要求，而且实车上不可能安装太多的氧传感器，250小时只老化几只成本太高；搭建燃烧试验台模拟汽车尾气排放很难保证6周期的工况要求，且设备在强度上也很难满足250小时试验这一要求；现有采用发动机台架进行氧传感器老化试验主要依靠操作人员监控整个过程，在人力成本上较高，同时整个试验的自动化和智能化程度不够，难以满足大规模老化试验的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧传感器老化系统，该系统在发动机台架的试验平台基础上，实现自动智能完成氧传感器老化试验，成本低、效率高。
本发明的另一目的是提供一种氧传感器老化系统的工作方法，使该系统能够自动完成氧传感器的老化过程。
为实现上述目的，本发明提出一种氧传感器老化系统，包括硬件部分和应用软件，其硬件部分包括发动机台架，发动机台架包括控制柜、加载电机、发动机、排气管和节气门电机，其中控制柜的第一输出端与加载电机的输入端相连，控制柜的第二输出端与节气门电机的输入端相连，加载电机的输出端与发动机相连，节气门电机的输出端与发动机相连，排气管与发动机的排气口相连，所述硬件部分还包括温度传感器，温度传感器安装在排气管测试段的两端，检测排气管的温度，反馈给控制柜，控制柜根据该温度与标准温度带的比较，通过调整加载电机控制发动机的转速。
所述应用软件包括设置存储模块和控制模块，存储模块中存储氧传感器老化试验各周期的节气门电机的电压值和控制柜的第一输出端的电压值；控制模块的功能是负责读取存储模块中的数据，并根据温度传感器反馈的温度，控制加载电机和节气门电机。
所述存储模块和控制模块安设在控制柜内。
排气管的长度为1.5m~2m。
排气管上设置有保温段，其上包裹保温棉。
所述排气管上的测试段靠近进气口，保温段靠近出气口。
还包括与氧传感器电源端相连的电源。
本发明氧传感器老化系统的工作方法是这样实现的该方法是由控制柜循环读取存储的氧传感器老化试验各周期的节气门电机的电压值和控制柜的第一输出端的电压值，分别通过节气门电机控制发动机的节气门开度、通过加载电机控制发动机的转速，直到完成整个老化试验；在老化过程中，控制柜读取温度传感器反馈的排气管温度，并根据该温度与标准温度带的比较结果，调整加载电机控制发动机的转速。
本发明采用控制柜通过加载电机和节气门电机控制发动机，而且通过温度传感器对排气管的温度实时检测，由控制柜调整加载电机和节气门电机，保证完全模拟实车状况，同时整个试验过程无需工作人员介入，自动化程度高，成本低，效率高。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
图1是氧传感器老化试验中排气管的温度曲线示意图。
图2是本发明结构原理示意图。
图3是本发明的流程示意图。
具体实施例方式
参见图2，本发明是一种氧传感器老化系统，该系统是依托在现有的发动机台架基础上构建的，实验台架是通过调整现有的台架控制柜输出电压的高低来控制加载电机以得到不同的扭矩模拟实车的负荷和控制节气门的不同开度这一基本原理来满足发动机各种工况需求，本发明包括硬件部分和应用软件，其硬件部分包括发动机台架和温度传感器6，发动机台架包括控制柜1、加载电机2、发动机3、排气管4和节气门电机5。
其中，控制柜1的第一输出端与加载电机2的输入端相连，控制柜的第二输出端与节气门电机5的输入端相连。
加载电机2的输出端与发动机3相连，用于控制发动机3的转速。
节气门电机5的输出端与发动机3相连，用于调节发动机3的节气门开度。
排气管4与发动机3的排气口相连，排气管4上靠近进气口设置有测试段，其上设置有氧传感器座，用于安装氧传感器8。排气管4的长度一般应控制在1.5m～2m，短了会影响到防治氧传感器的数量，从而降低老化试验的效率；长了会增加排气管的散热，难以达到试验所需要的温度要求。
温度传感器6安装在排气管4测试段的两端，检测排气管的温度，反馈给控制柜1，控制柜1根据该温度与图1所示的氧传感器老化试验的标准温度带的比较，如果检测到的温度高于标准温度带就调整加载电机2，从而降低发动机3的转速，反之则增大发动机3的转速。
为了减少试验过程中热量的流失，在排气管4靠近出气口设置有保温段，保温段上包裹保温棉，从而保证试验中所有氧传感器所处的环境温度相接近。
为了使试验环境完全模拟实车状况，设置电源7，其与氧传感器的电源端相连，对氧传感器进行加热，用于模拟实车上给氧传感器加热的蓄电池。
应用软件包括设置在控制柜1中的存储模块和控制模块，存储模块中存储氧传感器老化试验各周期的节气门电机5的电压值和控制柜1的第一输出端输出的电压值；控制模块的功能是负责读取存储模块中的数据，并根据温度传感器6反馈的温度，控制加载电机2和节气门电机5。
参见图3，本发明的工作方法包括如下步骤控制柜1循环读取存储的氧传感器老化试验各周期的节气门电机5的电压值和控制柜1的第一输出端的电压值，分别通过节气门电机5控制发动机3的节气门开度、通过加载电机2控制发动机3的转速，直到完成整个老化试验；在老化过程中，控制柜1读取温度传感器6反馈的排气管4温度，并根据该温度与标准温度带的比较结果，调整加载电机2控制发动机3的转速。
具体实施方式
，选择性能稳定、易于维护且发动机三种工况的排气温度能满足图1所示的温度范围的发动机，在本实施例中，选择的是大宇公司的MATIZ发动机，它的排温可达820度，满足标准要求。
为了提高实验效率，在满足温度要求的前提下，在排气管4上焊上了16只传感器座；实验过程中热量要尽可能少的流失，做到第一只和最后一只传感器所处的环境温度相接近，在排气管4的保温端上包裹了保温棉，在排气管4测试段的两端各安装了一只检测排气管温度的温度传感器。
针对这个实验，发动机只需提供6个工作状态加以循环，工作状态的衡量标准就是如图1所示的排温范围。第一周期只要让发动机在怠速工况下排温在390℃-480℃之间，怠速排温是由发动机性能决定，只需要通过控制模块控制发动机3的运行时间即可；第二周期要求发动机在部分负荷下排温范围630℃-710℃，用节气门调整电机(发动机台架的组成部分)调节发动机节气门开度，鉴于排温比较高，气门开度要大一些，确定好气门开度以后就可以调整负荷也就是台架控制柜的输出电压，调整的依据就是安装在排气管上的两只温度传感器，要确保两只传感器反映的温度值都在范围之内，记录下符合要求的节气门电机的电压值和控制柜的输出电压值。同理，确定其余几个周期的上述两个值并记录，将所有周期的值存储到存储模块中，老化试验过程时，再由控制模块读取该存储的值控制节气门电机5和加载电机2。因为每次实验的外部环境会有不同，所以试验中控制模块还要根据温度传感器反馈的温度修正排气温度。具体实现是通过安装在排气管4上16只传感器两端的温度传感器的值，控制模块实时监测记录下温度值并显示在操作界面上，并将采集到的数据与目标值即图1中的标准温度带进行比较，如果发现记录的值高出标准温度带就调整加载电机降低发动机转速，反之就增加转速。
加载电机在整套实验设备中起的作用相当重要，鉴于本实验的性质是老化实验，时间上会很长，所以电机一定要稳定可靠。
为了实验环境无限接近于实车状况，用12V电源(或蓄电池)连接氧传感器的电源端对其进行加热。
实验之前先要检查发动机、加载电机、控制柜、电源等设备状态，运行操作软件，通过点击软件界面的“Start”按钮，进入实验过程，程序按事先的设定的时间顺序读入数据文件中的两个电压值来控制节气门开度和发动机的转速，实验时需重复这样的循环，直到完成规定的时间，即250h以上。
据此，本发明主要有以下优点氧传感器老化环境模拟逼真，发动机排出气体进行老化试验；自动化智能化程度高，250h、125个循环完全由控制模块控制，无需人工操作；老化效率高，一个实验最多可以老化16只传感器。
权利要求
1.一种氧传感器老化系统，包括硬件部分和应用软件，其硬件部分包括发动机台架，发动机台架包括控制柜(1)、加载电机(2)、发动机(3)、排气管(4)和节气门电机(5)，其中控制柜(1)的第一输出端与加载电机(2)的输入端相连，控制柜的第二输出端与节气门电机(5)的输入端相连，加载电机(2)的输出端与发动机(3)相连，节气门电机(5)的输出端与发动机(3)相连，排气管(4)与发动机(3)的排气口相连，其特征在于所述硬件部分还包括温度传感器(6)，温度传感器(6)安装在排气管(4)测试段的两端，检测排气管的温度，反馈给控制柜(1)，控制柜(1)根据该温度与标准温度带的比较，通过调整加载电机(2)控制发动机(3)的转速。
2.根据权利要求1所述的氧传感器老化系统，其特征在于所述应用软件包括存储模块和控制模块，存储模块中存储氧传感器老化试验各周期的节气门电机(5)的电压值和控制柜(1)的第一输出端的电压值；控制模块的功能是负责读取存储模块中的数据，并根据温度传感器(6)反馈的温度，控制加载电机(2)和节气门电机(5)。
3.根据权利要求2所述的氧传感器老化系统，其特征在于所述存储模块和控制模块安设在控制柜(1)内。
4.根据权利要求1至3其中之一所述的氧传感器老化系统，其特征在于排气管(4)的长度为1.5m～2m。
5.根据权利要求1至3其中之一所述的氧传感器老化系统，其特征在于排气管(4)上设置有保温段，其上包裹保温棉。
6.根据权利要求5所述的氧传感器老化系统，其特征在于所述排气管(4)上的测试段靠近进气口，保温段靠近出气口。
7.根据权利要求1所述的氧传感器老化系统，其特征在于还包括与氧传感器电源端相连的电源(7)。
8.一种氧传感器老化系统的工作方法，其特征在于该方法是由控制柜(1)循环读取存储的氧传感器老化试验各周期的节气门电机(5)的电压值和控制柜(1)的第一输出端的电压值，分别通过节气门电机(5)控制发动机(3)的节气门开度、通过加载电机(2)控制发动机(3)的转速，直到完成整个老化试验；在老化过程中，控制柜(1)读取温度传感器(6)反馈的排气管(4)温度，并根据该温度与标准温度带的比较结果，调整加载电机(2)控制发动机(3)的转速。
全文摘要
本发明公开一种氧传感器老化系统及其工作方法，包括硬件部分和应用软件，其硬件部分包括发动机台架，发动机台架包括控制柜、加载电机、发动机、排气管和节气门电机，所述硬件部分还包括温度传感器，温度传感器安装在排气管测试段的两端，检测排气管的温度，反馈给控制柜，控制柜根据该温度与标准温度带的比较，通过调整加载电机控制发动机的转速。本发明采用控制柜通过加载电机和节气门电机控制发动机，而且通过温度传感器对排气管的温度实时检测，由控制柜调整加载电机和节气门电机，保证完全模拟实车状况，同时整个试验过程无需工作人员介入，自动化程度高，成本低，效率高。
文档编号G01N27/00GK101051036SQ20061003490
公开日2007年10月10日 申请日期2006年4月5日 优先权日2006年4月5日
发明者施学渊 申请人:比亚迪股份有限公司