專利名稱：一種汽車發(fā)動機空燃比測控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型適涉及汽車行駛節(jié)能測控領(lǐng)域，更具體地，涉及運用氧傳感器對氧氣濃度的數(shù)據(jù)進行采集，然后應(yīng)用于汽車發(fā)動機的空燃比測控儀。
背景技術(shù)：
急開急閉節(jié)氣門一直是氧傳感器測量汽車發(fā)動機排氣中含氧量的傳統(tǒng)方法之一，也是很有效的方法之一。節(jié)氣門突然打開，噴油系統(tǒng)還沒來得及做出反應(yīng)，大量的空氣瞬時進入汽缸，使空燃比變稀，氧傳感器輸出低電壓信號(表示空燃比稀，氧含量高)。隨即，噴油系統(tǒng)根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器(TPs)的輸入信號迅速增加噴油量，就像老式車的加速泵一樣。噴油量增加后，節(jié)氣門突然關(guān)閉，進氣受阻。這時，空燃比變濃(低氧含量，氧傳感器輸出高電壓)，急開急閉節(jié)氣門這種方法雖然具有一定的優(yōu)點，但是它也有一些難以克服的缺點:精確度不夠高、效率低、測量速率低以及機械結(jié)構(gòu)對該方法的限制等。隨著我國電噴發(fā)動機的普及與對環(huán)境保護的日益重視，汽車引起的環(huán)境問題備受關(guān)注，以及微電子技術(shù)的不斷發(fā)展進步，使得微型、高效、低成本的電控產(chǎn)品成為可能。在這樣的大環(huán)境下氧傳感器與三元催化器組成了空燃比控制和排放控制系統(tǒng)，成為一種控制汽車尾氣污染排放的有效途徑。氧傳感器用于電子控制燃油噴射裝置的反饋系統(tǒng)中，可以使噴射裝置實現(xiàn)閉環(huán)控制，能使過量空氣系數(shù)控制在0.98^1.02,使發(fā)動機在各種工況下獲得最佳濃度的混合氣，精確控制燃油的噴射時間和噴射量，使燃油充分燃燒，這樣不僅可以降低油耗、也提升發(fā)動機功率，使有害氣體的排放量降到最低，減少汽車排氣污染。

實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的在于克服傳統(tǒng)的氧傳感器測量汽車發(fā)動機排氣中含氧量的方法缺點的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的汽車發(fā)動機空燃比測控儀。本實用新型的技術(shù)方案為:一種汽車發(fā)動機空燃比測控儀，包括傳感器模塊、信號采集模塊、信號處理模塊和繼電器，所述傳感器模塊的輸出端與信號采集模塊的輸入端連接；所述信號采集模塊的輸出端與信號處理模塊的輸入端連接；所述信號處理模塊的輸出端與繼電器、信號采集模塊的輸入端連接；所繼電器的輸出端與傳感器模塊的輸入端連接。所述傳感器模塊包括兩個主氧傳感器、兩個副氧傳感器和一個溫度傳感器，所述主氧傳感器由發(fā)熱線圈與氧傳感器構(gòu)成，其輸出端與信號采集模塊輸入端連接，所述副氧傳感器的輸出端與信號采集模塊輸入端連接；所述溫度傳感器的輸出端與信號采集模塊輸入端連接；所述繼電器的輸出端接主氧傳感器。所述信號采集模塊包括順次連接的模擬開關(guān)、小信號放大電路和四階低通濾波器；所述四階低通 濾波器的輸出端與信號處理模塊的連接；所述主氧傳感器、副氧傳感器和溫度傳感器的輸出端分別接信號采集模塊的小信號放大電路輸入端。所述信號處理模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和主處理器，所述四階低通濾波器的輸出端與信號處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端接主處理器，主處理器的輸出端分別接信號采集模塊的模擬開關(guān)及繼電器。所述兩個主氧傳感器、溫度傳感器分別安裝在汽車發(fā)動機的排氣管道后半段，兩個副氧傳感器安裝在排氣管道的前三分之一段。所述汽車發(fā)動機空燃比測控儀的實現(xiàn)方式為:I)將傳感器模塊的兩個主氧傳感器安裝在汽車發(fā)動機的排氣管道后半段，兩個副氧傳感器安裝在排氣管道的前三分之一段，對氧的濃度進行數(shù)據(jù)的采集并輸出電壓信號；主處理器根據(jù)溫度傳感器所采集到的主氧傳感器所在位置的汽車發(fā)動機排氣的溫度數(shù)據(jù)，控制繼電器對主氧傳感器發(fā)熱線圈的發(fā)熱進行調(diào)節(jié)，保證主氧傳感器工作在正常工作溫度范圍內(nèi)；2)主處理器控制模擬開關(guān)改變小信號放大電路的參考電壓，且信號采集模塊負責(zé)采集傳感器模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并將經(jīng)放大濾波后的數(shù)據(jù)發(fā)送給信號處理模塊；3)信號處理模塊接收信號采集模塊的數(shù)據(jù)對其進行分析處理，當(dāng)傳感器模塊輸出高電壓判斷為濃混合氣并控制發(fā)動機稀釋混合氣，當(dāng)輸出低電壓判斷為稀混合氣并控制發(fā)動機加濃混合氣，且盡可能按照接近14.7:1的理論最佳空燃比來稀釋或加濃汽車發(fā)動機混合氣。本實用新型的特點在于:信號處理模塊的主處理器根據(jù)溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，繼而通過繼電器控制主氧傳感器進行使其正常工作并對發(fā)動機排氣中氧含量進行測定，進而根據(jù)氧含量數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)汽車發(fā)動機的空燃比，既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，提高汽車發(fā)動機燃油燃燒效率及節(jié)能環(huán)保。

圖1為本實用新型的系統(tǒng)框圖。圖2為本實用新型的總電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的描述，但本實用新型的實施方式并不限于此。如圖1所示，一種汽車發(fā)動機空燃比測控儀，包括傳感器模塊1、信號采集模塊2、信號處理模塊3和繼電器4，所述傳感器模塊I的輸出端與信號采集模塊2的輸入端連接；所述信號采集模塊2的輸出端與信號處理模塊3的輸入端連接；所述信號處理模塊3的輸出端與繼電器4、信號采集模塊3的輸入端連接；所繼電器4的輸出端與傳感器模塊I的輸入端連接。其中所述傳感器模塊I包括兩個主氧傳感器13、兩個副氧傳感器12和一個溫度傳感器11，所述主氧傳感器13由發(fā)熱線圈與氧傳感器構(gòu)成，其輸出端與信號采集模塊2輸入端連接，所述副氧傳感器12的輸出端與信號采集模塊2輸入端連接；所述溫度傳感器的輸出端與信號采集模塊2輸入端連接；所述繼電器4的輸出端接主氧傳感器13。所述信號采集模塊2包括順次連接的模擬開關(guān)23、小信號放大電路22和四階低通濾波器21 ;所述四階低通濾波器21的輸出端與信號處理模塊3的連接；所述主氧傳感器13、副氧傳感器12和溫度傳感器11的輸出端分別接信號采集模塊2的小信號放大電路22輸入端。所述信號處理模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器31和主處理器32，所述四階低通濾波器21的輸出端與信號處理模塊3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器31連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器31的輸出端接主處理器32，主處理器32的輸出端分別接信號采集模塊2的模擬開關(guān)23及繼電器4。一種汽車發(fā)動機空燃比測控儀包括以下測控步驟:I)將傳感器模塊I的兩個主氧傳感器13安裝在汽車發(fā)動機的排氣管道的后半段，兩個副氧傳感器12安裝在排氣管道的前三分之一段，對氧的濃度進行數(shù)據(jù)的采集并輸出電壓信號；主處理器31根據(jù)溫度傳感器11所采集到的主氧傳感器13所在位置的汽車發(fā)動機排氣的溫度數(shù)據(jù)通過繼電器4對主氧傳感器13發(fā)熱線圈的發(fā)熱進行調(diào)節(jié)，保證主氧傳感器13工作在正常工作溫度范圍內(nèi)；2)主處理器32控制模擬開關(guān)23改變小信號放大電路22的參考電壓，且信號采集模塊2負責(zé)采集傳感器模塊I發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并將經(jīng)放大濾波后的數(shù)據(jù)發(fā)送給信號處理模塊3 ；3)信號處理模塊3接收信號采集模塊2的數(shù)據(jù)對其進行分析處理，當(dāng)傳感器模塊I輸出高電壓判斷為濃混合氣并控制發(fā)動機稀釋混合氣，當(dāng)輸出低電壓判斷為稀混合氣并控制發(fā)動機加濃混合氣，且盡可能按照接近14.7:1的理論最佳空燃比來稀釋或加濃汽車發(fā)動機混合氣。如圖2所示，本實用新型的總電路圖包括兩個主氧傳感器13、兩個副氧傳感器12、一個繼電器4、主處理器32、溫度傳感器11、五個運算小信號放大電路22與五個四階低通濾波器21 ;主處理器32采用帶有A/D轉(zhuǎn)換接口的LPC2148FBD64作為主控器；主氧傳感器13的輸出信號經(jīng)過小信號放大電路22放大及四階低通濾波器21濾波后發(fā)送給主處理器32的P0.4、P0.13端；副氧傳感器12的輸出信號 經(jīng)過小信號放大電路22放大及四階低通濾波器21濾波后發(fā)送給主處理器32的P0.22、P0.28端；繼電器4的一端與主氧傳感器13的發(fā)熱線圈連接進而控制氧傳感器的工作溫度，另一端與主處理器32的P0.20 口連接；溫度傳感器11的輸出信號經(jīng)過小信號放大電路22放大及四階低通濾波器21濾波后發(fā)送給主處理器32的P0.30端。以上所述的本實用新型的實施方式，并不構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限定。任何在本實用新型的精神原則之內(nèi)所作出的修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種汽車發(fā)動機空燃比測控儀，其特征在于，包括傳感器模塊(I)、信號采集模塊(2)、信號處理模塊(3)和繼電器(4)，所述傳感器模塊(I)的輸出端與信號采集模塊(2)的輸入端連接；所述信號采集模塊(2)的輸出端與信號處理模塊(3)的輸入端連接；所述信號處理模塊(3)的輸出端與繼電器(4)、信號采集模塊(3)的輸入端連接；所繼電器(4)的輸出端與傳感器模塊(I)的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車發(fā)動機空燃比測控儀，其特征在于，所述傳感器模塊(I)包括兩個主氧傳感器(13)、兩個副氧傳感器(12)和一個溫度傳感器(11)，所述主氧傳感器(13)由發(fā)熱線圈與氧傳感器構(gòu)成，其輸出端與信號采集模塊(2)輸入端連接，所述副氧傳感器(12)的輸出端與信號采集模塊(2)輸入端連接；所述溫度傳感器的輸出端與信號采集模塊(2 )輸入端連接；所述繼電器(4 )的輸出端接主氧傳感器(13 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車發(fā)動機空燃比測控儀，其特征在于，所述信號采集模塊(2)包括順次連接的模擬開關(guān)(23)、小信號放大電路(22)和四階低通濾波器(21);所述四階低通濾波器(21)的輸出端與信號處理模塊(3)的輸入端連接；所述主氧傳感器(13)、副氧傳感器(12)和溫度傳感器(11)的輸出端分別接信號采集模塊(2)的小信號放大電路(22)輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述汽車發(fā)動機空燃比測控儀，其特征在于，所述信號處理模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(31)和主處理器(32)，所述四階低通濾波器(21)的輸出端與信號處理模塊(3)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(31)連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(31)的輸出端接主處理器(32)，主處理器(32)的輸出端分別接信號采集模塊(2)的模擬開關(guān)(23)及繼電器(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述·汽車發(fā)動機空燃比測控儀，其特征在于，所述兩個主氧傳感器(13)、溫度傳感器(11)分別安裝在汽車發(fā)動機的排氣管道后半段，兩個副氧傳感器(12)安裝在排氣管道的前三分之一段。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車發(fā)動機空燃比測控儀，包括信號處理模塊、繼電器、傳感器模塊、信號采集模塊，所述信號處理模塊的輸出端與繼電器、信號采集模塊的模擬開關(guān)的輸入端連接；所述繼電器的輸出端與傳感器模塊的主氧傳感器的輸入端連接；所述傳感器模塊的輸出端與信號采集模塊的小信號放大電路的輸入端連接；所述信號采集模塊的輸出端與信號處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端連接；本實用新型的特點在于信號處理模塊的主處理器根據(jù)溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)通過繼電器控制主氧傳感器的發(fā)熱線圈發(fā)熱使其正常工作并對發(fā)動機排氣中氧含量進行測定，進而根據(jù)氧含量數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)汽車發(fā)動機的空燃比，使燃料得到充分的燃燒。
文檔編號G01M15/10GK203116967SQ20132017426
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者汪琪 申請人:廣州興圖計算機有限公司