一种氧气传感器的测量与校验装置的制作方法

本发明涉及一种船用废气再循环柴油机用氧气传感器的测量与校验，具体涉及一种氧气传感器的测量与校验装置，属于柴油机技术领域。

背景技术：

为了应对越来越严格的氮氧化物排放tieriii法规，目前船舶制造业已经推出了一系列柴油机新技术和调整策略，其中废气再循环(egr)技术是满足tieriii法规的有效技术对策之一。废气再循环技术的原理为：引入一部分经过净化后的废气至柴油机扫气集管，柴油机扫气空气中的部分氧气将会被燃烧过程中产生的co2所替代，从而柴油机热反应时的燃烧速率将相对下降，同时由于co2具有较大的比热容，因而柴油机燃烧的峰值温度也将大大降低，同时大大减少柴油机热反应时的氮氧化物的生成，从而达到满足tieriii排放法规目的。

从上述废气再循环技术的原理可以看出，合适的柴油机废气再循环率是确保废气再循环(egr)正常运行以及能够满足tieriii排放规范的基础。而柴油机的废气再循环率是根据柴油机扫气集管中的氧浓度来进行控制的，因此用以测量氧浓度的氧气传感器的准确性对废气再循环(egr)系统的控制来说至关重要。

目前船用柴油机氧气传感器校验的传统作法是将传感器送至相关专业机构进行校验。根据当前国际法规，当柴油机台架试验时期，传感器校验的有效期为3个月；当船舶航行服务时期，传感器校验的有效期为1年。然而这种作法对于用于废气再循环(egr)柴油机的氧气传感器来说，存在着一定的不足：1)考虑到氧气传感器在废气再循环(egr)系统的控制中起到了至关重要的作用，如果按照现有相关国际法规进行校验，则校验的有效期明显偏长，从而会影响着柴油机氧浓度测量的准确性，进而导致废气再循环(egr)系统无法准确运行，这将直接影响柴油机的性能状况与柴油机氮氧化物排放的控制；2)氧气传感器送至专业机构进行校验需要一定的时间周期，这将影响船舶的正常运行。

因此对于带废气再循环(egr)装置的船用柴油机来说，除了在运行时配备一定的冗余器件之外，氧气传感器还需要能够在日常运行中进行校验，并且校验工作需要快速、便捷与精确，不能影响船用柴油机的正常运行。因此，如何在保障废气再循环(egr)柴油机氧气传感器测量精度的同时，能够快捷方便地对氧气传感器进行校验，这是一个迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服现有氧气传感器装置校验方式的局限性，提供一种氧气传感器的测量与校验装置，在柴油机正常运行过程中能够快速便捷地进行氧气传感器的校验，确保氧气传感器的校验精度符合设计要求，保障柴油机废气再循环系统控制的正常运行，使柴油机的性能和氮氧化物的排放符合要求，避免氧气传感器的校验问题对船舶的正常运行造成负面影响。

基于上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种氧气传感器的测量与校验装置，安装在船用egr柴油机上，其特征在于：所述的测量与校验装置包括氧气传感器、日常测量工作管路、粗略校验管路、精确校验管路和泄放总管，该氧气传感器连接所述泄放总管；

所述日常测量工作管路测量来自所述船用egr柴油机的扫气集管的扫气空气的氧气浓度，用于控制柴油机废气再循环系统的运行，该日常测量工作管路包括依次连接的扫气空气进口管路、节流阀、冷凝水泄放阀、电磁阀和节流阀，后一所述节流阀与所述氧气传感器连接；所述扫气空气通过所述节流阀的减压与所述冷凝水泄放阀的水分泄放后，经过所述电磁阀的控制，之后通过后一所述节流阀的再次降压，进入所述氧气传感器，该氧气传感器测量所述扫气空气中的氧气浓度，然后该扫气空气排入所述泄放总管；

所述粗略校验管路用于所述氧气传感器的日常校验，包括压缩空气进口管路、冷凝水泄放阀、压力调节阀、电磁阀和节流阀，该节流阀与所述氧气传感器连接；所述压缩空气进口管路通入日常校验气体，该日常校验气体通过所述冷凝水泄放阀的水分泄放与所述压力调节阀的减压后，经过所述电磁阀的控制，之后通过所述节流阀的再次降压，进入所述氧气传感器进行校验，该氧气传感器的测定结果与输入的日常校验气体的氧气浓度相符即为合格，然后该日常校验气体排入所述泄放总管；

所述精确校验管路用于所述氧气传感器的周期校验，包括标准气体进口管路、电磁阀和节流阀，该节流阀与所述氧气传感器连接；所述标准气体进口管路通入标准校验气体，该标准校验气体经过所述电磁阀的控制，之后通过所述节流阀的降压，进入所述氧气传感器进行校验，该氧气传感器的测定结果与输入的标准校验气体的氧气浓度相符即为合格，然后该标准校验气体排入所述泄放总管。

进一步地，当所述的日常测量工作管路工作时，所述粗略校验管路和精确校验管路处于关闭状态；当所述的粗略校验管路工作时，所述日常测量工作管路和精确校验管路处于关闭状态；当所述的精确校验管路工作时，所述日常测量工作管路和粗略校验管路处于关闭状态。

进一步地，所述的氧气传感器、日常测量工作管路、粗略校验管路和精确校验管路的数量不止一个，各氧气传感器、日常测量工作管路、粗略校验管路和精确校验管路呈并联状态。

进一步地，当所述的日常测量工作管路工作时，所有氧气传感器同时对所述扫气空气进行测量；当粗略校验管路或精确校验管路工作时，分别对各氧气传感器进行校验。

进一步地，所述的日常校验气体为来源于环境空气的压缩空气，其氧气浓度为21％。

进一步地，所述的标准校验气体为经过认证的标准气体，其氧气浓度为14％～16％。

与传统的氧气传感器测量装置相比，本发明的主要特征与优点在于：

1.本发明将氧气传感器测量装置与氧气传感器校验装置拟合在一起，达到了简化结构的效果，这与以往的氧气传感器测量装置有明显的不同。

2.本发明所述的氧气传感器测量与校验装置能够就地直接在主机上便捷性进行氧气传感器的校验，而无需将氧气传感器送至相关专业机构进行校验；这样只要在船舶上配置了符合要求的标准校验气体和压缩空气，就可以在航行过程中直接在船舶上进行氧气传感器的粗略校验和精确校验，从而缩短了校验的周期，确保了氧气传感器的精确性，保证了柴油机氧浓度的测量准确性，进而保障了废气再循环(egr)系统的正常运行，有效地控制了柴油机氮氧化物的排放。

3.本发明粗略校验采用的日常校验气体为柴油机本身的压缩空气，而柴油机压缩空气源于大气，因此无需额外的校验参考气及其输入设备，这大大方便了氧气传感器的日常校验。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图中，

x1、x2为冷凝水泄放阀，c1、c2为压力调节阀，j1、j2、j3、j4、j5、j6、j7、j8、j9、j10为节流阀，o1、o2、o3为氧气传感器，p1、p2、p3、p4为压力表，v1为三通截止阀，v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9为电磁阀，v10、v12、v13、v14为两通截止阀，s1为压力调节泄气阀,g为泄放总管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。凡依据本说明书的内容所做的等效变化及修改，都应属于本发明申请要求保护的技术范围。

以下以含有3个氧气传感器的测量与校验装置为实施例。

请参阅图1，所述氧气传感器的测量与校验装置安装在带废气再循环(egr)装置的船用柴油机上，其包括三个氧气传感器o1、o2和o3、日常测量工作管路、粗略校验管路、精确校验管路及其相关辅助管路和泄放总管g；该氧气传感器o1、o2和o3分别连接所述泄放总管g，每一氧气传感器连接日常测量工作管路、粗略校验管路和精确校验管路，并且它们呈并联状态；所述泄放总管g上还连接有压力表p4、压力调节泄气阀s1和两通截止阀v12，该压力调节泄气阀s1主要用来调节所述泄放总管g的气体泄放压力，所述两通截止阀v12则用于泄放该泄放总管g内的冷凝水与残气。

所述日常测量工作管路测量来自于柴油机扫气集管中的扫气空气的氧气浓度，所测量的氧气浓度将用于控制柴油机废气再循环系统的运行。该日常测量工作管路包括依次连接的扫气空气进口管路、两通截止阀v13和v14、节流阀j9和j10、三通截止阀v1、冷凝水泄放阀x2、电磁阀v4、v5和v6以及节流阀j3、j5和j7，该节流阀j3、j5和j7分别与所述氧气传感器o1、o2和o3连接；该冷凝水泄放阀x2还通过压力调节阀c2连接泄放总管g，并且接有压力表p3。

所述粗略校验管路用于所述氧气传感器的日常校验，主要包含依次连接的压缩空气进口管路(即日常校验气体进口管路)、冷凝水泄放阀x1、压力调节阀c1、电磁阀v2、v3、v7和v8以及节流阀j2、j4和j6，该节流阀j2、j4和j6分别与所述氧气传感器o1、o2和o3连接；所述电磁阀v2还通过两通截止阀v10连接泄放总管g，所述压力调节阀c1还依次通过节流阀j1和j8连接所述泄放总管g，该节流阀j1的前后连接有压力表p1和p2。所述压缩空气进口管路通入日常校验气体，该日常校验气体采用柴油机本身的压缩空气，由于柴油机压缩空气来源于环境空气，所以其氧气浓度在21％左右。

所述精确校验管路用于所述氧气传感器的周期校验，包括标准气体进口管路、电磁阀v9、v3、v7和v8以及节流阀j2、j4和j6，该节流阀j2、j4和j6分别与所述氧气传感器o1、o2和o3连接；所述电磁阀v9还通过两通截止阀v10连接泄放总管g。所述标准气体进口管路通入标准校验气体，该标准校验气体采用经过认证的14％～16％氧气浓度的标准气体。

所述的日常测量工作管路工作时，柴油机的扫气空气分别通过两通截止阀v13和14，再经过节流阀j9和j10减压后到达三通截止阀v1，通过冷凝水泄放阀x2水分泄放后，分别通过电磁阀v4、v5与v6控制，再经过节流阀j3、j5和j7再次减压分别到达氧气传感器o1、o2与o3处，扫气空气经过氧气传感器o1、o2和o3同时测量氧气浓度后，流入泄放总管g。在日常测量工作管路工作时，粗略校验管路以及精确校验管路的相关阀件处于关闭状态。

当粗略校验管路工作时，压缩空气通过冷凝水泄放阀x1水分泄放后，再经过压力调节阀c1减压，到达电磁阀v2处后，开始分别对氧气传感器o1、o2与o3进行校验。当进行氧气传感器o1校验时，电磁阀v3打开，电磁阀v7和v8以及两通截止阀v10关闭，压缩空气通过电磁阀v3控制、节流阀j2再次减压后到达氧气传感器o1处，氧气传感器o1测量压缩空气中的氧气浓度，该氧气传感器o1的测定结果与输入的日常校验气体的氧气浓度相符即为合格，气体最后流入泄放汇总管g；当氧气传感器o1校验完后，再对氧气传感器o2进行校验，此时电磁阀v7打开，电磁阀v3和v8以及两通截止阀v10关闭，压缩空气通过电磁阀v7控制、节流阀j4再次减压后到达氧气传感器o2处进行校验，该氧气传感器o2的测定结果与输入的日常校验气体的氧气浓度相符即为合格，之后校验气体流入泄放总管g；当氧气传感器o2完成校验后，再对氧气传感器o3进行校验，此时电磁阀v8打开，电磁阀v3和v7以及两通截止阀v10关闭，压缩空气通过电磁阀v8控制、节流阀j6再次减压后到达氧气传感器o3处进行校验，该氧气传感器o3的测定结果与输入的日常校验气体的氧气浓度相符即为合格，之后校验气体流入泄放总管g。在粗略校验管路工作时，日常测量工作管路以及精确校验管路的相关阀件处于关闭状态。

当精确校验管路工作时，标准校验气体经过电磁阀v9控制后，开始分别对氧气传感器o1、o2以及o3进行校验。当氧气传感器o1进行校验时，电磁阀v3打开，电磁阀v7和v8以及两通截止阀v10关闭，标准校验气体通过电磁阀v3控制、节流阀j2减压后到达氧气传感器o1，该氧气传感器o1的测定结果与输入的标准校验气体的氧气浓度相符即为合格，经过氧气传感器o1测量后的气体最后流入泄放总管g；当氧气传感器o1校验完后，再对氧气传感器o2进行校验，此时电磁阀v7打开，电磁阀v3和v8以及两通截止阀v10关闭，标准校验气体通过电磁阀v7控制、节流阀j4减压后到达氧气传感器o2处进行校验，该氧气传感器o2的测定结果与输入的标准校验气体的氧气浓度相符即为合格，之后气体流入泄放总管g；当氧气传感器o2完成校验后，再对氧气传感器o3进行校验，此时电磁阀v8打开，电磁阀v3和v7以及两通截止阀v10关闭，标准校验气体通过电磁阀v8控制、节流阀j6减压后到达氧气传感器o3处进行校验，该氧气传感器o3的测定结果与输入的标准校验气体的氧气浓度相符即为合格，之后标准校验气体流入泄放总管g。在精确校验管路工作时，日常测量工作管路以及粗略校验管路的相关阀件处于关闭状态。

本发明的相关辅助管路主要用来保障氧气传感器的日常测量工作以及校验工作的顺利进行。其中，通过压力调节阀c1后的压缩空气压力一般调整至120mbar左右，由压力表p1上显示；节流阀j1与j8用来调节压缩空气的压力，一般调至5-10mbar左右，在压力表p2上显示；节流阀j9、j10与压力调节阀c2用来调节氧气传感器日常测量的柴油机扫气空气的压力，一般调整至30mbar左右，在压力表p3上显示。

为了兼顾氧气传感器校验的便捷性与准确性，进一步规定氧气传感器校验方法为：初次校验时，先进行粗略校验步骤，再进行精确校验步骤；日常校验时，只需要进行氧气传感器粗略校验步骤，一般间隔周期为1天；周期校验时，先进行氧气传感器粗略校验步骤，再进行氧气传感器精确校验步骤，一般间隔周期为1个月。

本发明要求保护的范围不仅限于上述实施例，也应包括其他不经过创造性劳动即能获得的显而易见的等效变换和替代方案。