基于鲁棒PID算法的UEGO控制器的设计与实验

宽域废气氧(Universal Exhaust Gas Oxygen,UEGO)传感器可以在很宽的空燃比范围内提供有效的氧含量信号,它的结构特殊,必须配以控制器才能使用。利用鲁棒PID算法控制UEGO控制器中泵电压的大小和方向,并将泵电压反馈作用在UEGO传感器上。检测UEGO传感器上的泵电流,并设计非线性校正环节对其进行校正,校正输出值即为过量空气系数(λ)。利用dSPACE实时仿真系统实现UEGO控制器,并在汽车化油器发动机台架上进行相关实验。实验数据表明,在λ值静态和动态变化时,UEGO控制器都具有良好的鲁棒性和运行性能,响应快速且精度良好。

基于UEGO信号电平检测汽油机异常燃烧的研究

【目的】为了研究汽油机异常燃烧状况,利用IBIM综合测试盒实时测定BMW N20四缸汽油机宽域氧传感器(UEGO)的信号电平突变值,以此识别和判断异常燃烧的原因.【方法】试验分析了稳态燃烧、急加减速、喷油脉宽异常、间歇性失火、进气真空泄露及自身故障引起的氧传感器信号电平波形变化.【结果】喷油脉宽异常(窄)时波形为电平持续偏低浓混合气异常信号;间隙性失火时波形出现系列电压尖峰杂波;真空泄露时波形为电平持续偏高稀混合气异常信号;氧传感器损坏时波形为恒定电压值异常信号.【结论】气缸内混合气燃烧不正常将导致氧传感器信号波形异常;不同原因引起的氧传感器信号杂波,其形态会有区别;利用波形分析方法可以区分不同杂波所对应的异常燃烧原因.

基于宽域氧传感器的发动机空燃比测试系统设计

为了实现发动机电子控制系统对空燃比的精确反馈控制和方便对发动机进行诊断等用途,在熟悉宽域氧传感器工作原理的基础上,设计了空燃比采集显示系统和PC监控系统。并对测试系统的输出电压和混合气的过量空气系数的对应关系进行了试验标定,最后在发动机试验台架上该测试系统进行了试验验证。结果表明该系统灵敏度高、响应时间短(100ms),采集数据显示直观,可用于发动机空燃比闭环控制和车载自动诊断系统(OBD)等的开发。

一种基于高温宽域氧传感器湿度测量工作机理的研究

宽域氧传感器(UEGO传感器)是一种基于极限电流型氧传感器为基础的高温宽领域测氧传感器.本文主要以国产宽域氧传感器作为研究对象,提出了基于此类氧传感器基础上实现高温湿度测量的机理及设计方案,并通过一系列实验对该传感器的输出特性及各项参数进行了研究,实验结果证明该传感器在高温湿度环境下可以实现对湿度的线性测量,并具有很好的迟滞特性,从而为后续在高温恶劣环境中的应用提供了依据,为自主研发新型高温湿度传感器进行了初步的尝试,也可供国内其他高温湿度测量系统设计参考.

空燃比对LPG发动机排放特性影响的研究

介绍了与叉车配套的柴油机改装成燃用液化石油气(LPG)发动机的台架试验结果。作者针对叉车发动机的常用运行工况,采用宽域空燃比氧传感器(UEGO)的电控单元来控制发动机的空燃比,得到了在中、高转速下的HC、CO、NO_x、排气温度同空燃比的关系。试验结果表明空燃比对LPG发动机排放影响极大,为了得到较好的排放性能,需要随工况的变化精确地控制空燃比。

天然气发动机宽域氧传感器控制系统

研究了基于电控调压器的增压单燃料CNG发动机电控系统,在分析宽域氧传感器的结构和工作原理的基础上,设计了以MPC561为主芯片的宽域氧传感器控制系统,采用CJ125芯片设计了宽域氧驱动电路以及加热电路。设计了基于自适应算法的空燃比闭环控制器,对氧传感器加热温度进行闭环控制和对空燃比进行闭环控制。通过在天然气发动机试验台架上的空燃比闭环试验,验证了所设计的空燃比自适应闭环控制算法可以实现对空燃比的快速、精确瞬态控制,为发动机空燃比智能控制、提高发动机的经济性和改善排放提供了条件。

基于dSPACE的宽带型废气氧传感器控制器设计

宽带型废气氧(UEGO)传感器在稀燃发动机混合气空燃比控制中起着极其重要的作用,它在工作过程中的电流和温度等信号需要进行控制。研究了基于dSPACE的UEGO传感器控制器的设计,详细介绍了加热驱动、温度检测及泵电流测量等硬件电路,并利用数字PID实现泵电流的反馈控制。通过在发动机台架上实验,结果表明:设计的控制器能在较宽范围内较好地检测混合气空燃比变化。

宽域废气氧传感器控制器的研究与实验

宽域废气氧(universal exhaust gas oxygen,UEGO)传感器是发动机闭环空燃比控制系统中最重要的传感器之一,其结构特殊,必须由控制器控制其温度和泵电压才能正常工作。针对温控对象的非线性特性,研究了分段加热控制算法。针对泵电压控制模块被控对象的不确定性,研究了鲁棒PID控制算法。基于dSPACE实时仿真系统实现UEGO传感器控制器,并在化油器发动机台架上进行实验。实验结果表明,控制器具有良好的鲁棒性和运行性能。λ值稳态时,控制器精度良好;λ值变化时,控制器能够快速响应。

基于广域氧传感器的λ分析仪设计

以广域氧(UEGO)传感器为敏感元件,STM32f407为核心处理器,开展了一种λ分析仪的设计。详细介绍了UEGO传感器测量原理,推导了UEGO传感器的极限电流对空燃比的理论公式。设计了传感器信号检测与处理、工作温度控制、LCD显示等硬件电路,完成了λ分析仪的硬件设计。结合推导公式和硬件电路编写相应的软件驱动程序,传感器工作温度控制过程中引入PID控制算法,使得温度控制性能得到了优化,空燃比值更加精确。

宽域氧传感器在发动机标定中的应用

研究了宽域氧传感器的工作原理及其控制系统的设计,重点介绍了发动机台架标定试验,试验中对标ETAS公司与HORIBA公司的空燃比分析仪,试验后将自主系统所测的数据与博世的数据进行对比,对试验结果进行分析总结,结果表明自测数据精确度较高,自主氧传感器控制系统完全满足实际工程使用要求。

基于宽域氧传感器的空燃比分析仪设计与实现

根据LSU 4.9宽域氧传感器的特性,采用通用元件、以STM32F103作为控制算法的实现平台,展开了空燃比分析仪的设计与实现。在硬件方面,以LSU4.9宽域氧传感器中氧化锆的负温度系数(NTC)特性为基础,提出了一种通过交流电压比较内阻值的方式控制氧传感器的温度。此方法不仅简化了电路,而且消除了因测量电路的差异性所产生的影响;在软件方面,针对泵电流存在的摄动,提出了采用比例—积分—微分神经网络(PIDNN)算法实现对氧传感器的反馈控制。实验表明:设计的空燃比分析仪可满足快速启动的要求,且能在0%~12.1%的氧气浓度范围内实现准确测量,动态响应时间短,能良好地跟踪环境氧气浓度的变化。