一种氧传感器静态空气过量系数测试方法和系统与流程

本发明涉及一种测试方法和系统，尤其涉及一种氧传感器静态空气过量系统测试方法和系统，属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的。

背景技术：

1、车用氧传感器的主要作用是监测排气中的氧含量，为发动机提供有用的反馈。空气过量系数（lambda）是指发动机进气空气量与所需燃料量的比值。lambda值可以告诉我们发动机是否在燃烧过程中完全燃烧了燃料，还是出现了不完全燃烧或过燃烧的情况。

2、当发动机的lambda值等于1.0时，表示发动机进气量和所需燃料量完全匹配，发动机在理论上是以最少的排放产生最多的能量。如果lambda值小于1.0，则表示燃烧过程中燃料过多，可能会出现排放问题或降低发动机性能。而当lambda值大于1.0时，则表示进气量过多，这也会导致一些排放问题。因此，通过监控车用氧传感器的数据，可以实时检测lambda值，对发动机进行优化和排放控制。

3、车用氧传感器片芯的制造工艺，包括材料选择、尺寸、结构、生产工艺等等因素，都会对车用氧传感器的性能和精度产生影响，进而影响空气过量系数。较高精度而又耐久的氧传感器片芯通常使用优质材料，例如氧化锆等高温陶瓷材料，具有更高的耐磨损性和抗高温性。此外，片芯内部的尺寸和平面必须精确，以确保稳定性和精确性。生产工艺也是影响氧传感器性能和精确性的重要因素。制造过程中要保证无尘室环境，避免不必要的杂质进入片芯。在连接线接头处，必须使用高温耐压线材和高密度密封技术，以确保传输信号准确且不泄漏。同时，生产过程中的调试、检测和制造流程管理也对确保微小的信号准确无误，以达到更精确的空气过量系数读取而不产生偏差非常重要。

4、由于不同厂家制造车用氧传感器的工艺存在差异，因此不同厂家生产的车用氧传感器的lambda都会有所差异。另外，由于环境等因素，车用氧传感器的lambda通常处于理论值1附近，难以达到理论值1。因此，能够快速测量氧传感器静态空气过量系数对于氧传感器的生产及使用都有重大的意义。

5、车用氧传感器的静态空气过量系数测试（也称为老化室测试）是指将氧传感器暴露在一个已知的气体混合比例中，以便测试其稳定性和精确性的实验方法。该方法主要是为了检验传感器的长期使用后是否存在精度下降的情况。

6、测试方法如下：

7、1. 准备好一个静态测试架（老化室），控制老化室内的气体比例，并确保环境稳定和温度恒定。

8、2. 将待测试的车用氧传感器固定至测试架上，并将氧传感器内的电力线缆连接到测试仪器上。

9、3. 打开老化室中的气体供应，将氧气和氮气混合在一起，以制造出所需比例的气体混合物。通常静态测试时使用的混合比例大约为1:1的空气和氮气混合物。

10、4. 将气体混合物流入老化室，并让其稳定达到5至7分钟。

11、5. 在气体混合物稳定时，记录车用氧传感器的输出电压和lambda值。

12、6. 重复以上步骤几次，以确保测试结果的准确性和可靠性。

13、通过静态空气过量系数测试，可以比较精准地测定车用氧传感器的静态lambda，以确保其正常工作，并及时挑选出故障传感器，以提高产品的良品率。尽管如此，当前静态lambda的测试方法仍旧存在几个问题待解决：

14、1、当前测试方式的测试时间较长，无法快速且准确的获得车用氧传感器的静态空气过量系数。由于动态配气搭建的测试环境中气氛是维持动态稳定的，因此测试过程中电压值的测试结果会出现一定的波动，因此选择延长测试时间，多次取值求平均的方式来保证测试结果的准确性，且测试时间越长，气氛波动导致的误差更小。

15、2、当前测试方式的测试环境无法模拟发动机内的气氛环境且测试环境配置难度较高。当前静态空气过量系数的测试主要在标准配气台上进行，标准配气台配气灵活可调节，可配置不同lambda的气氛，但是配气台的气源为标准空气气瓶和标准氮气气瓶，难以模仿发动机内燃料燃烧所产生的尾气气氛。

16、3、标准配气台的制造、购买和维护成本较高，并不适合大规模普及；标准配气台的操作复杂，需要经过专业培训的操作员进行操作。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氧传感器静态空气过量系数测试方法和系统，首先要解决的技术问题是测试时间较长，其次要解决的技术问题是测试环境配置难度较高，还要解决标准配气台的制造、购买和维护成本较高的技术问题。

2、本发明提供了下述方案：

3、一种氧传感器静态空气过量系数测试方法，包括：

4、步骤s1：在老化室内搭建测试架，根据氧传感器的静态空气过量系数测试的要求配置老化室内的气体比例；

5、步骤s2：将待测试用的氧传感器固定于测试架上，并将氧传感器与所述测试架建立电气连接；

6、步骤s3：将老化室供应的气体进行混合，生成气体混合物；

7、步骤s4：让气体混合物流入老化室内并保持一定时间；

8、步骤s5：记录氧传感器的输出电压和对应的空气过量系数，通过电压反馈控制策略调节混合气体配比，完成静态空气过量系数的测试。

9、进一步的，所述根据氧传感器的静态空气过量系数测试的要求配置老化室内的气体比例，进一步包括：配置老化室内的气体比例，使老化室的燃烧气氛的λ值控制在预设范围内。

10、进一步的，λ值的预设范围具体为0.996至1.004。

11、进一步的，所述将氧传感器与所述测试架建立电气连接，具体为：将氧传感器内的电力线缆连接到测试仪器上。

12、进一步的，所述生成气体混合物，具体为：混合比例为1:1的空气和氮气混合物。

13、进一步的，所述让气体混合物流入老化室内并保持一定时间，具体为：让气体混合物流入老化室内保持5至7分钟，直到气体混合物稳定。

14、进一步的，所述记录氧传感器的输出电压和对应的空气过量系数，进一步包括：通过线性插值法获得氧传感器输出电压和对应的空气过量系数。

15、进一步的，氧传感器输出电压包括一个预设电压值，所述预设电压值为450mv。

16、一种氧传感器静态空气过量系数测试系统，包括：

17、老化室测试架调试模块，用于在老化室内搭建测试架，根据氧传感器的静态空气过量系数测试的要求配置老化室内的气体比例；

18、氧传感器与测试架电气连接模块，将待测试用的氧传感器固定于测试架上，并将氧传感器与所述测试架建立电气连接；

19、气体混合物生成模块，将老化室供应的气体进行混合，生成气体混合物；

20、气体混合物保持模块，让气体混合物流入老化室内并保持一定时间；

21、电压反馈控制策略调节模块，记录氧传感器的输出电压和对应的空气过量系数，通过电压反馈控制策略调节混合气体配比，完成静态空气过量系数的测试。

22、进一步的，在所述气体混合物生成模块中，气体混合物的混合比例为1：1；

23、在所述气体混合物保持模块中，气体混合物流入老化室并保持5至7分钟。

24、本发明与现有技术相比具有以下的优点：

25、针对当前静态空气过量系数测试方法测试时间过长的问题，本发明通过电压反馈控制，动态测试传感器的输出电压。首先预设初始混合气氛的lambda=1，对车用氧传感器的静态空气过量系数进行测试，根据测试所得的电压值，自动调整配气组份：若测得电压值为450mv,则输出当前混合气体的lambda；若测得电压值大于450mv，则调高混合气体中空气的占比，并继续对传感器进行测试至电压为450mv；若测得电压值小于450mv,则降低混合气体中空气的占比，并继续对传感器进行测试至电压为450mv。在反馈控制中，测得电压值与450mv的差距越大，则调高（降低）的空气占比越多；反之则愈少。在反馈控制的条件下，混合气体的配比是处于动态变化的状态，无需如当前主流测试方式中那样待混合气氛处于动态平衡下再进行测试，相比而言节省了绝大部分测试时长。

26、针对当前静态空气过量系数测试方法难以模拟发动机尾气气氛的问题，本发明为了尽可能模拟发动机内的气氛，在多次试验后，选择了丙烷作为燃烧气模拟汽油的燃烧。丙烷和汽油的碳氢比有所不同，但是它们的碳氢比接近，因此可以使用丙烷模拟汽油燃烧过程。汽油是一类混合物，化学成分复杂，但由于其主要成分为烃类化合物，因此汽油的碳氢比与丙烷类似，通常在5到12之间。以无铅93号汽油为例，它的平均碳氢比为8.6。因此，在进行汽油燃烧模拟时，可以通过调整丙烷的质量分数，以达到适当的碳氢比，从而模拟出与实际情况接近的汽油燃烧过程。

27、针对标准配气台操作难度高的问题，本发明采用燃烧测试台测试静态lambda。相较于标准配气台，燃烧测试台的运行成本低，适合普遍推广使用，且燃烧测试台的操作简单，对于操作人员的要求较低。