基于廣域氧傳感器的λ儀設(shè)計(jì).pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)，隨著汽車數(shù)量越來(lái)越多，汽車尾氣造成的大氣污染日益成為全球性問(wèn)題，而其有害氣體的含量與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒氣的實(shí)際空燃比有關(guān)，所以在控制汽車尾氣污染中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的測(cè)量便十分重要。同時(shí)，隨著汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高以及稀薄燃燒技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)型車用氧傳感已經(jīng)不能滿足空燃比控制需求。測(cè)量范圍廣、控制精度高的廣域氧傳感器（Universal Exhaust Gas Oxygen，簡(jiǎn)稱UEGO）已經(jīng)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃

2、燒控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，然而，不同傳感器生產(chǎn)廠家由于技術(shù)參數(shù)的差異，其生產(chǎn)的UEGO傳感器需協(xié)同專屬驅(qū)動(dòng)器才可以正常工作，限制了其移植性。
　　本文以在汽車尾氣處理和發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制中應(yīng)用比較廣泛、性能較成熟的德國(guó)BOSCH公司生產(chǎn)的LSU4.2型 UEGO氧傳感器為研究對(duì)象，對(duì)廣域氧傳感器在應(yīng)用中出現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)、以及其工作、測(cè)量原理與控制方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述。并以 STM32單片機(jī)為控制器設(shè)計(jì)了相應(yīng)硬件電路和軟件控制系統(tǒng)，完成了一種

3、基于UEGO傳感器的λ分析儀的設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氧傳感器工作溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)控和氧泵電池回路電流的控制、測(cè)量以及顯示、人機(jī)交互等功能。其中硬件電路主要包括：UEGO氧傳感器氧濃差電動(dòng)勢(shì)的采集與處理電路、氧泵電池回路電流的輸出與控制電路，以及對(duì)氧傳感器工作溫度的調(diào)控電路等。軟件控制系統(tǒng)則是以STM32單片機(jī)處理器為控制單元，基于Keil MDK開(kāi)發(fā)環(huán)境完成的C語(yǔ)言控制驅(qū)動(dòng)程序。由于該類傳感器材質(zhì)構(gòu)造為釔穩(wěn)定氧化鋯導(dǎo)致其只有在高溫環(huán)境下才

4、呈現(xiàn)出氧離子導(dǎo)電狀態(tài)，因此使用該傳感器時(shí)需確保其工作在恒定的高溫環(huán)境下。于是，本文首先采用阻抗分析儀對(duì)在不同工作溫度條件下的氧傳感器的濃差電池內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量分析，建立了氧傳感器工作溫度控制的數(shù)學(xué)模型，最后通過(guò)單片處理器采用數(shù)字PID控制算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器工作溫度的監(jiān)測(cè)與調(diào)控。這也是本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。
　　最后為了對(duì)本文設(shè)計(jì)的λ分析儀的工作性能進(jìn)行研究，以CS200-A系列數(shù)字氣體質(zhì)量流量控制器（MFC）為控制模塊，聯(lián)合NI公司的La