| 标题 | 汽车氧传感器检测设备配气方案设计 |
| 范文 | 周晓++姜礼义++姜志坚++黄长城 摘 要：该文通过发动机台架实验不同工况下发动机尾气成分，利用傅里叶变换红外光谱法精确测量尾气的成分含量，通过测试结果分析得出尾气各成分比例，结合試验结果和实际检测设备开发确定汽车氧传感器检测设备配气方案，实现逼真模拟汽车氧传感器测试环境，并通过实验验证该方案的可行性。该方案的设计可为汽车氧传感器产品检测提供一种新尝试，为其他尾气处理及监测类产品测试提供参考。 关键词：汽车；氧传感器；模拟尾气；空燃比；检测设备 中图分类号：T19 文献标识码：A Abstract： this paper， reserch the engine exhaust components under different working conditions by engine bench test， Accurate measurement of composition of exhaust gas by Fourier transform infrared spectrometry. Through analysis the test results of test obtaine each component exhaust proportion， According to the analysis results and the actual test equipment， the gas distribution scheme of the automobile oxygen sensor test device is determined，its can achieve a realistic simulation of automotive oxygen sensor test environment， and the feasibility is verified by experiments. The design of this scheme can provide a new test for the detection of automotive oxygen sensors， and provide a reference for other exhaust gas treatment and monitoring products. Keywords： Automobile ； Oxygen sensor； Simulated exhaust gas； Air-fuel ratio； Testing equipment 0.引言 氧传感器是电喷发动机中的关键部件，其性能直接影响发动机燃烧效率和尾气排放清洁度。随着环保意识的增强和排放法规的不断完善，汽车氧传感市场需求量逐步放大，国内许多厂商开始生产该产品，但国内的氧传感器测试技术却远远滞后于氧传感器技术的发展，生产企业一般通过搭建简易台架测试平台进行性能检测，无法测得氧传感器较为精确的响应时间和伏安特性曲线，测试的精度和可靠性不能得到保证。开发配气式检测设备实现模拟汽车尾气排放环境，精确控制汽车氧传感器检测主要参数λ值，可为解决汽车氧传感器产品性能检测提供另一种途径。因此研究设计合理的汽车氧传感器测试设备配气方案，实现尾气成分逼真模拟具有重要的现实意义。 1.试验装置 测量实际汽车尾气排放成分需搭建试验台架，整个台架由燃油供给系统、尾气成分测量系统、燃烧分析系统和数据采集处理系统等组成。图1为本文试验所用的发动机台架示意图。 试验发动机为MR479Q 多点进气道电控喷射汽油机。在发动机排气管安装温度传感器，测量催化器入口处排气温度，三元催化器前后安设采样点，用AVL SESAM FTIR 红外光谱多组分分析仪测量催化器前后排放成分。用CW-150电涡流测功机对发动机进行加载，MCS-960 型油耗仪测量实时油耗。在机油底壳及冷却水箱内装有温度传感器，监测发动机的工作状态。试验发动机主要技术参数见表1。 2.试验内容及数据处理 试验采用市场上通用的92#标准汽油作为介质，在发动机不做任何调整的情况下，分别进行了1200r/min、1600r/min、2000r/min、2400r/min、2800r/min、3200r/min转速下的负荷特性对比试验，在每个转速下分别选取6个负荷点，进行稳态工况测量，试验测量三元催化器入口和出口处的CO2、CO、H2O、NOX、CH气体的含量，全面考察转速、转矩、节气门开度的改变对排放尾气成分的影响。 比对三元催化器入口和出口的气体成分实验数据发现，燃烧产生的CO、NOX、CH等有害物质经过三元催化器后大幅下降，转化成为无害的CO2、N2以及H2O；不同的转速工况下，出口处虽然各气体成分的含量各不相同，但其量级基本不变，主要燃烧产物为N2、H2O及CO2，其中N2来源于空气。考虑到发动机的实际运行处在一个不断变化的过程，因此测得的数据只是一段时间内的数据均值，且配气方案不可能照顾到这么多种工况，因此可以参考各个转速下的气体成分的平均值来进行设定。对数据处理后得到均值见表2。 由上面整理的结果可以看出，经三元催化器后汽油机尾气中最多的成分是N2，基本占所有组分75%左右的比例，其次多的是CO2 和H2O，占到10%左右的比例。CO的含量基本降到了0.1%以下。上述实验结果可以作为配气方案的设计依据。 四、配气方案的确定 配气的目的虽然是模拟发动机尾气，以构成符合要求的氧传感器测试环境，但是实际发动机的工作环境处在不断的变动之中，要模拟这种变化的环境通过配气的方式难以实现。根据发动机尾气测量试验得到的各个工况下的气体组分数据在经过处理后得到的只是一个参考值，也不对应发动机的任何一种工作状况，根据氧传感器的测试原理，对氧传感器输出特性影响最大的为模拟气体中的氧气含量，其他气体组分只是提供模拟尾气的测试环境，对氧传感器的输出结果影响不大，依据试验数据分别用C3H8、NO模拟CH、NOX，适当降低各种气体组分的含量，加大N2的相对含量，保持其他尾气成分的比例，可以在不影响检测结果的情况下减少测试成本。综上，最终的配气方案为： CO2=2.5%，CO=300ppm， H2O=2.5%，NO=200ppm，C3H8=100ppm，H2=50ppm，N2=rest。O2、CO的含量根据测试时要求的不同λ（空燃比）值添加。 五、试验验证 将配置模拟气体的标准气按比例抽取加热至120℃，然后按配气占比加入水蒸气混合为模拟气体，根据测试端温度要求进一步加热至所需的温度点，不同的λ值要求调节CO和O2的供给，实现精确模拟测试所需的环境。按照现有国家标准QC/T 803.1中对氧传感的性能要求，选择较常见的带7.5W及7.5W以下加热棒的氧传感器在450℃温度条件下作为试验条件，测试传感器的性能，所得的V-t、λ-t及V-λ的系曲线如图2所示。由图分析可知，剔除首尾两端的试验准备和结束控制波形，检测要求的λ值被有效地控制在测试条件范围内，试验输出曲线符合开关型氧传感的输出特性，试验曲线的输出可为产品的性能的进一步分析提供依据，也可满足线性氧传感器的测试需求。 结论 本文基于不同工况下试验数据，优化试验模拟气体成分，利用配气方式模拟汽车氧传感器的尾气测试环境，该方法相对台架试验和燃烧式等传统的测试方式具有试验条件可控、性能稳定、结果可再现等特点，大大提高测试数据的分析价值，对尾气处理和监测类产品的性能检测具有一定的参考价值。 参考文献 [1]罗志安，肖建中，等.氧化锆氧传感器的发动机台架测试[J].传感器世界，2005（1）：19-22. [2]李寿林.电喷发动机氧传感器的检测[J].天津汽车，2007（6）： 35-37. [3]熊虎.氧传感器的性能分析与研究[D].西安电子科技大学材料学院，2010. [4]刘运潇，顾梦妍.氧传感器测试台架设计研究[J].传动技术，2012（1）：20-23. [5]牛晓燕，等.氧传感器性能参数检测系统设计[J].汽车工程师，2012（4）：32-33. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。