宽带废气氧传感器控制器研制

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1、合肥工业大学硕士学位论文宽带废气氧传感器控制器研制姓名：陈佳臻申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：黄云志20100401宽带废气氧传感器控制器研制摘要随着对汽车尾气排放要求的不断提高以及稀薄燃烧技术在发动机领域的广泛应用，普通的开关型氧传感器已经不能满足宽范围空燃比控制的需要，线性宽带型废气氧(UniversalExhaustGasOxygen，简称uEoo)传感器替代EGO成为汽车用氧传感器发展的必然趋势。UEGO传感器属于可控传感器，必须配专门的控制器才能正常工作，且控制器性能直接影响传感器动静态特性。本文主要研究UEGO传感器控制器的控制方法及系统实现。本

2、文首先依据开环实验数据，基于预测误差建立了泵电流控制模块的模型，并利用数字PID实现泵电流控制，通过内模法整定得到PID控制器参数。基于dSPACE实时仿真平台研制了控制器硬件系统。主要包括：温度检测电路、加热驱动电路、泵电流测量电路、氧浓差电压测量电路及泵电流驱动电路。设计了基于Simulink模块的系统软件。研制的控制器在夏利化油器发动机台架上进行了静态和动态实验。建立了传感器极限电流平台并得到泵电流与过量空气系数九之间的静态关系曲线。在发动机瞬态工况下与HoribaMEXA．700L空燃比分析仪输出对比，结果表明研制的控制器能够准确反映空燃比的突变，动态性能良好。设计了基于

3、DSP的控制器硬件电路。主要包括电源管理电路、正弦信号产生电路、输入输出模拟通道、人机接口及通信接口等。为进一步将UEGO控制器应用于汽车空燃比控制建立了良好的系统平台。关键词：宽带型废气氧(UEGO)传感器；空燃比；过量空气系数九；发动机台架；dSPACE；数字信号处理器(DSP)DevelopmentofUEGOSensorControllerAbstractSincethevehicleemissionregulationsarebecomingincreasinglystringentandleanburntechnologyhasbeenwidelyusedinthee

4、nginedomain，thecommonswitching—typeEGOsensorcannotmeettheneedsofwiderangeair．fuelratiocontrol，itisaninevitabletrendtotakelinearUniversalExhaustGasOxygen(UEGO)SensorinsteadofEGO．TheUEGOsensor,whichisakindofcontrollablesensor,onlyworksproperlywithanexclusivecontroller，andthecontrolleraffectsthe

5、staticanddynamicperformanceofthesensor．ThisthesisfocusesonthecontrolmethodandsystemdesignoftheUEGOsensorcontroller．Firstly，thepumpcurrentmoduleismodeledbyPEMbasedonopen—loopexperimentdata，andthenthedigitalPIDcontrollerisusedandthePIDparametersaretunedbyinternal—modelmethod．Ahardwaresystemisde

6、velopedondSPACEplatform，whichincludestemperaturedetectingandheatingcircuits，Nernstvoltageandpumpcurrentmeasurementcircuitsandpumpcurrentdrivecircuits．ThesoftwareisdevelopedbasedonSimulinkmodules．StaticanddynamicexperimentshavebeendoneonareconstructiveXialicarburetorenginetestbed．Thelimitingcu

7、rrentplatformandstaticcharacteristiccurvearepresented．ComparingtheoutputofdesignedcontrollerandHoribaair—to-fuelratioanalyzerMEXA一700Lindynamictests，itshowsthatthecontrollerresponsesthesuddenchangedair—fuelratioaccuratelyandwithagooddynamicpe