氮氧傳感器安裝位置試驗(yàn)分析.docx

氮氧傳感器安裝位置試驗(yàn)分析王柯， 黃少文， 潘飛， 邢居真， 姜鴻鵬（中國(guó)重汽集團(tuán)技術(shù)發(fā)展中心， 山東 濟(jì)南250002）摘 要 ： 為了分析氮氧傳感器安裝于消聲器載體的不同位置對(duì)氮氧測(cè)量值 的 影 響 ， 分別 將氮氧傳感器安裝于消聲 器 上 選 擇 的 不 同 位 置 上 ， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在相同的工況下時(shí) ， 通 過(guò)canalyzer記錄氮氧傳感器測(cè)量數(shù)據(jù) ， 并 對(duì) 這 些 數(shù) 據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析 ， 從而選擇最佳的傳感器安裝位置 。關(guān) 鍵 詞 ： 氮 氧 傳 感 器 ； obd診 斷 ； 安 裝 位 置 ； canalyzer中 圖 分 類 號(hào) ： u463.6文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 ： a文 章 編 號(hào) ： 10038639（2014）09007003test analysis on installation position of nitrogen-oxygen sensorwang ke， huang shao-wen， pan fei， xing ju-zhen， jiang hong-peng（technical center of china national heavy duty truck group co.， ltd.， jinan 250002， china）abstract： the nitrogen-oxygen sensor is separately installed on different positions of muffler to analyze its effectto nitrogen and oxygen measurement. the measurement data is recorded by canalyzer when the engine works under the same working condition and the best installation position can be chosen by the contrastive analysis of the data.key words： nitrogen-oxygen sensor； obd； installation position； canalyzerdoi:10.13273/ki.qcdq.2014.09.024隨著國(guó)排放法規(guī)的實(shí)施 ， 所有發(fā)動(dòng) 機(jī) 必 須 根據(jù)實(shí)際采用的路線 ， 增加相應(yīng)系統(tǒng)以提高排放水 平， 降低尾氣排放 。 那么生產(chǎn)出來(lái)的車輛是 否 符 合法 規(guī) 要 求 ， 一般是通過(guò)車載 obd 診 斷 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 判斷， 即要求符合 車用壓燃式、 氣體燃料點(diǎn) 燃 式 發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車車載診斷 （obd） 系 統(tǒng) 技 術(shù) 要 求 標(biāo) 準(zhǔn)要求。 因此，氮氧傳感器 在 車 載obd診 斷 系 統(tǒng) 中 起到至關(guān)重要的作用。圖 2 ecu 引 腳 定 義氮氧傳感器安裝要求大陸公司推薦將傳感器安裝于氮氧處理器的下 游 。 陶瓷探頭安裝底座尺寸見(jiàn) 圖 3， 陶 瓷 探 頭 水 平及垂直方向安裝角度要求見(jiàn)圖4。1氮氧傳感器介紹氮 氧 傳 感 器 如 圖1所 示 ，油發(fā)動(dòng)機(jī)， 其包括陶瓷探頭 、2可應(yīng)用于氣體或者柴 線纜和控制器 （稱 為氮 氧 傳 感器用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中氮氧濃 ecu） 。度、 空燃比及氧含量 ， 以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)后處理 系 統(tǒng) 閉環(huán)控制的需要及車載obd診斷系統(tǒng)的需要。圖 1 氮氧傳感器示意圖 氮氧傳感器的陶瓷探頭部分采集尾氣 ， 并 經(jīng) 過(guò)氣 體 分 離 、 電 離 分 解 和 測(cè) 量 濃 度 3 個(gè) 過(guò) 程 。 ecu 部分提供探頭完成3個(gè)過(guò)程需要的電流 ， 并 采 集 各 過(guò)程的電信號(hào)， 經(jīng)過(guò)計(jì)算， 通 過(guò)can總線的方式發(fā)送 出測(cè)量信息。 ecu引腳定義見(jiàn)圖2。圖 3探頭安裝底座尺寸 ecu應(yīng)裝于距離排氣管較 近 的 位 置 ， 以 保 證 傳感器探頭部分與ecu之間的線纜處 于安全松弛的狀 收 稿 日 期 ： 2014-05-27； 修 回 日 期 ： 2014-06-14作 者 簡(jiǎn) 介 ： 王 柯 ， 女 ， 本 科 ， 工 程 師 。 70 汽車電器2014 年第 9 期 testequipment 變 氮氧傳感器物理地址 ， 那么每一組試驗(yàn)的4個(gè) 傳感 器 掛 到 兩 路 can 總 線 上 ， 每 路 can 總 線 上 掛 2 個(gè)傳 感 器 。 通 過(guò) canalyzer 在 can 總 線 上 發(fā) 送 露 點(diǎn) 信號(hào)， 4個(gè)氮氧傳感器各自發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)到can總線上。試驗(yàn)數(shù)據(jù)2組傳感器位置分別進(jìn)行 esc 和 etc 循 環(huán) 試 驗(yàn) ，即穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)試驗(yàn)。3.3.1esc循環(huán)試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖7、 圖8為發(fā)動(dòng)機(jī)在esc循環(huán)試驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù) 。在當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)工況時(shí) ， 各個(gè)位置測(cè)量結(jié)果基 3.3本一致，沒(méi)有明顯差距。圖 4陶瓷探頭安裝角度 態(tài) 。在100 mm位 置 處（ 圖5） 或 根 據(jù) 需 要 在 其 他 位置增加線纜固定位置 ， 其目的是為了防止在車輛 行駛 過(guò) 程 中 ， 由 于 排 氣 管 振 動(dòng)造成線纜拉緊而損壞。圖 7第 1 組 esc 循 環(huán) 部 分 數(shù) 據(jù)圖 5 線 纜 安 裝 示 圖3對(duì)比試驗(yàn)3.1安裝位置根據(jù)以上要求 ， 本次試驗(yàn)在消聲器出口處選擇 7個(gè)位置， 分別如圖6所示。圖 8 第 2 組 esc 循 環(huán) 部 分 數(shù) 據(jù)3.3.2etc循環(huán)試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖 9、 圖 10 為 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 在 etc 循環(huán)試驗(yàn)記錄的數(shù) 據(jù)。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于動(dòng)態(tài)工況時(shí) ， 各個(gè)位置測(cè)量值存 在 很 大 差 異 。 第1組 的2、 3、 4這3個(gè)位置變化情況 差 異 性 很 小 ， 但 與 位 置1相 比 較 ， 響應(yīng)速度遠(yuǎn)小于 位置1， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化很快時(shí) ， 這3個(gè) 位 置 根 本 無(wú)法反映出工 況 變 化 情 況 ， 這 樣 對(duì) 車 輛obd診 斷 來(lái)說(shuō)會(huì)造成誤判 ， 降低了判斷準(zhǔn)確度 。而 第2組 位 置6圖 6 安 裝 位 置因7個(gè) 位 置 較 多 ， 不能一次性完成所有 位 置 的對(duì) 比 ， 所 以 將 這 7 個(gè) 位 置 分 為 兩 組 ， 分 別 為 第 1 組（ 位 置 1、 2、 3、 4） 和 第 2 組 （ 位 置 1、 5、 6、 7） 。在 這 里 選 擇 位 置1作為兩組試驗(yàn)的參考點(diǎn) 。 原 因 是即使是同一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)架 ， 同一臺(tái) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) ， 每 次 試 驗(yàn)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)及環(huán)境條件都 存 在 差 異 ， 那 么 選擇位置1作為參考點(diǎn)， 7個(gè)位置則均具有可對(duì)比性。3.2試驗(yàn)方法圖 9 第 1 組 etc 循 環(huán) 部 分 數(shù) 據(jù)氮氧傳 感 器 通 過(guò)can總線的方式傳輸數(shù)據(jù) ，并且可以通過(guò)更改氮氧傳感器pin 5引腳的連接方式改圖 10 第 2 組 etc 循 環(huán) 部 分 數(shù) 據(jù)汽車電器2014 年第 9 期 71 測(cè)試設(shè)備綜 述設(shè) 計(jì) 研 究創(chuàng) 新 改 革工藝材料 專利產(chǎn)品 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 整車電路 資料速查 使 用 維 修故障實(shí)例 問(wèn) 與 答軟件應(yīng)用 專 題 講 座教 與 學(xué)測(cè) 試 設(shè) 備讀者論壇 知識(shí)園地 信息動(dòng)態(tài) q經(jīng) 驗(yàn) 建 議企 業(yè) 之 窗產(chǎn)品市場(chǎng) testequipment 和7響應(yīng)速度基本一致 ， 位置5較其他幾個(gè) 位 置 相 對(duì)響 應(yīng) 速 度 快 些 ， 但 與 位 置1還 存 在 差 距 ， 都 無(wú) 法 真工況的變化存在一定的滯后現(xiàn)象 ， 這與 氣 體 特 性 有關(guān) ， 因 此 位 置1能夠真實(shí)反應(yīng)出發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工況變 化的情況。實(shí)反映發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放的情況 。 同 理 ，7也可能會(huì)造成車輛obd診斷系統(tǒng)誤判。位 置5、6、數(shù)據(jù)分析從記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出 ，結(jié)論通過(guò)以上試驗(yàn)記錄及分析結(jié)果可以得出 ： 在7個(gè) 位 置 中 ， 位 置1是最佳的氮氧傳感器安裝位置的 選擇， 該位置氣流平穩(wěn) 、 均勻、 響應(yīng)速 度 快 ， 可 以真實(shí)反映出發(fā)動(dòng)機(jī)在所有工況下的變化 情 況 。 這 樣不難理解， 各oem廠家均將此傳感器設(shè)計(jì)在消聲器 尾氣出口管的位置上。目前， 除特殊設(shè)計(jì)要求外 ， 中國(guó) 重 汽 所 有 國(guó)車型均將氮氧 傳感器設(shè)計(jì)在最佳位置上 ， 以 保 證obd診斷模塊能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。3.44當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn) 態(tài)工況時(shí)，平衡狀態(tài)，本一致。在消聲器出口端各部位氣流 穩(wěn) 定 ， 處 于因此各位置沒(méi)有明顯差異 ， 測(cè) 量 結(jié) 果 基當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于瞬態(tài)工況時(shí) ， 消聲器出口端各部 位產(chǎn)生不同程度的渦流現(xiàn)象 ， 因此會(huì)出 現(xiàn) 記 錄 數(shù) 據(jù) 的情況， 各位置傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)差異 性 很 大 。 各位置比較結(jié)果為位置1響應(yīng)速度最快 ， 但位 置1測(cè) 得 的結(jié)果是否能夠真實(shí)反映出發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化情況呢？由 圖11可 見(jiàn) ， 位 置1的變化趨勢(shì)與發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài) 參考文獻(xiàn)：1 continental. specification smart nox sensor “uninox24v”z. 2008.2 sae j1939-71s. 2008.3 gb 17691， 車 用 壓 燃 式 、 氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車 排氣污染物排放限值及測(cè)量方法 （中國(guó)、 、 階段）s. 2005.（編輯文珍）圖 11 位 置 1 在瞬態(tài)工況下跟隨情況 汽車電器國(guó)內(nèi)汽車電子電器行業(yè)的 權(quán) 威 技 術(shù) 期 刊來(lái)稿請(qǐng)作者注明承諾 ：“此稿為原創(chuàng) ， 專投 汽車電器 ” 72 汽車電器2014 年第 9 期50多年精心打造的專業(yè)雜 志欄目簡(jiǎn)介汽車電子電器行 業(yè)科研動(dòng)態(tài)及分類產(chǎn)品的述評(píng) 汽 車 維 修 使 用 小 經(jīng) 驗(yàn) 、 小 竅 門 ， 應(yīng) 急 措 施 ， 自 制 等 專 著 論 文 簡(jiǎn) 易 工 具汽車電子電器行 業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究成果及讀者與作者的交流園地 專 業(yè) 技 術(shù) 介 紹 汽車電器方面相關(guān)的設(shè)計(jì) 、應(yīng) 用 軟 件 介 紹新 品 介 紹 ，舊品改造的范例介紹汽 車 電 子 電 器 （產(chǎn) 品 或 技 術(shù) ）專 項(xiàng) 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