labview的氧传感器的测量与故障诊断(附件)
摘 要在本课题中，主要研究氧传感器与三元催化器的关系，以及空燃比控制和排放控制系统的关系，氧传感器的结构特点及工作原理，氧传感器的参数标准及测试规范。提出在Labview虚拟软件平台上实现氧传感器的数据采集及性能检测的解决方案，软件程序对氧传感器进行采样，完成检测结果显示和图形分析，并能把检测数据汇总在EXCEL中并完成数据存储，采集氧传感器电压波形把LabVIEW和Nios 11相结合，有利于解决了氧传感器出现的问题，通过Labview将氧传感器的电压、内阻和响应时间汇成数据表格，并在系统中显示测量结果、波形图、参数值和显示特性曲线。通过Labview系统可以改善氧传感器的工作效率，精确的分析氧传感器的各种性能参数。这样对于发动机的动力性、经济性以及三元催化转化装置转化效率有显著的提高，还可以降低污染的排放。
目 录
第一章 概述 1
1.1 课题的背景意义 1
1.2 国内外动态 1
1.3 课题难点与关键内容 1
第二章 氧传感器 3
2.1 氧传感器作用 3
2.2 氧传感器结构 3
2.2.1 氧化锆式氧传感器 3
2.2.2 氧化钛式氧传感器 4
2.3 氧传感器工作原理 4
第三章 氧传感器的检测标准与数据分析 6
3.1 氧传感器的常见故障 6
3.2 氧传感器的波形分析 6
3.2.1 氧传感器的正常波形 6
3.2.2 氧传感器的杂波分析 7
3.3 数据流分析及检测 9
3.3.1 氧传感器检测 9
3.3.2 数据流分析 11
第四章 程序的设计与实现 13
4.1 Labview简介 13
4.2 方案设计 13
4.3 界面设计与功能设计 14
4.4 程序设计 17
4.4.1 程序的4种状态 17
4.4.2 程序的信号采集 19
4.3.3 程序的数据流分析设计 20
结束语 22
致 谢 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3
参考文献： 24
第一章 概述
1.1课题的背景意义
在我国，随着电喷发动机越来越普及，环保的重视程度提到，人们更加关注汽车引起的环境问题。随着21世纪的到来，私车过亿，标志着中国进入汽车第一大国，与此同时，私家车的普及又加剧了空气污染，导致雾霭天气时有发生，而改善空气质量有效措施之一就是控制汽车污染物排放。要使汽车尾气能够达标，需在汽车发动机排气管上装上可控制排气污染的氧传感器。人们研究出了氧传感器与三元催化器的完美结合，组成空燃比控制和排放控制系统，有效的控制了汽车的污染。氧传感器对于汽车污染十分重要，电子控制燃油喷射装置实行闭环控制，将过量空气系数控制在0.981.02之间变化。为获得最佳浓度的混合气，可以控制发动机燃油的精确喷射时间和喷射量，充分燃烧燃油，这样不仅降低了发动机的油耗，还可以改善发动机输出功率，使有害气体的排放量降低，汽车排气污染减少。当混合气的空燃比高于或低于理论空燃比时，对CO、HC和NOx三种污染物来说，三元催化剂净化功能下降,导致发动机油耗增加、污染增加,发动机的故障表现为冒黑烟、缺火、喘振等。
1.2国内外动态
在国际上，目前应用传感器最广泛的市场是汽车行业，当今世界上汽车年产量突破4000万辆，而日本车的年产量已经突破1000万辆。而传感器的专利遍及世界各国，对汽车生产厂商和零件供应厂家而言，研制和生产汽车传感器是他们的重要内容。氧传感器专利数的申报，高居汽车传感器之首，氧传感器的重要性不言而喻以及各国的重视程度。氧传感器在控制汽车空燃比方面，日本的速度增长惊人，达到50%60%。对中国而言，旧车需要加氧传感器的，这三年来就达到2100万辆，每年新组装生产的轿车需要加氧传感器也有200万个以上。目前，一辆家用轿车需要装有几十个到百100多个传感器，对豪华轿车来说，传感器达到200多个。根据报道，2002年，安装汽车传感器的价值约为62.5亿美元(约9.05亿个传感器)，2006年达到84.6亿美元(约12.71亿个传感器)，显示出增长势头之迅猛，市场之广阔，同时也促进了科学家对氧传感器的研究。
专业分析师指出：在检测的氧浓度的同时，汽车的ECU随时接受反馈信号。在我国汽车生产逐年增长的情况下，国内对汽车氧传感器的供求也急剧增大，因此也促进国内汽车氧传感器行业的发展。
1.3课题难点与关键内容
氧传感器与三元催化器的结合，组成空燃比控制与排放控制系统，在电控发动机系统中对控制排放有显著效果。可使发动机的过量空气系数得到精准控制，在各种工作条件下都可获得最佳浓度的混合气。当混合气的空燃比与理想空燃比有差别时，三元催化器的作用将下降，因此，对氧传感器的性能进行检测变得尤为重要。
对课题来说，需要学生对氧传感器和三元催化器了如指掌，即对空燃比控制和排放控制系统进行深入分析，深入解读氧传感器的结构特点和原理，深入分析氧传感器的测试参数标准及测试规范。并提出在Labview开发平台上实现氧传感器的数据采集及性能检测的解决方案，软件程序对完成对氧传感器的采样，完成检测结果显示和图形分析，并能对检测数据完成EXCEL环境下的数据存储。
学习和研究氧传感器的故障诊断的机理与诊断规范。
学习和掌握Labview的编程思路和方法，完成在Labview软件平台下的氧传感器故障诊断系统的研究与设计
第二章 氧传感器
2.1氧传感器作用
氧传感器作用是测量发动机在工作过程中排气管中氧的含量，即氧浓度，即形成的电压信号输送到到发动机ECU，而ECU能够对过量空气因数进行闭环控制，以确保污染物比如碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）能够及时的进行转化，能够充分的对排放出来的污染物进行转化和净化。
三元催化转化器安装在排气管中，能够有效转化排气中三种主要的有害物CO、HC和NOx，当空燃比和理论的空燃比接近14.7时，三元催化转化器作用才能体现出来。这时氧传感器正好可以通过测量氧浓度来确定空燃比，根据空燃比可将其生成电压信号和电阻信号，输送给ECU。ECU进而控制空燃比接近理论值。氧传感器在这个过程中起到了测量发动机排气中氧的浓度的作用，ECU则接受氧浓度生成的信号电压，进而修正喷油量。而氧传感器作为发动机空燃比的反馈元件，如果氧传感器出现了问题，将会导致空燃比失调、动力性下降、加速性下降以及燃油经济性变差的严重后果。
当今市场上使用较多的氧传感器种类有氧化锆式氧传感器、氧化钛式氧传感器和宽裕氧传感器，当中氧化锆式氧传感器应用最多。
2.2氧传感器结构
2.2.1氧化锆式氧传感器
目 录
第一章 概述 1
1.1 课题的背景意义 1
1.2 国内外动态 1
1.3 课题难点与关键内容 1
第二章 氧传感器 3
2.1 氧传感器作用 3
2.2 氧传感器结构 3
2.2.1 氧化锆式氧传感器 3
2.2.2 氧化钛式氧传感器 4
2.3 氧传感器工作原理 4
第三章 氧传感器的检测标准与数据分析 6
3.1 氧传感器的常见故障 6
3.2 氧传感器的波形分析 6
3.2.1 氧传感器的正常波形 6
3.2.2 氧传感器的杂波分析 7
3.3 数据流分析及检测 9
3.3.1 氧传感器检测 9
3.3.2 数据流分析 11
第四章 程序的设计与实现 13
4.1 Labview简介 13
4.2 方案设计 13
4.3 界面设计与功能设计 14
4.4 程序设计 17
4.4.1 程序的4种状态 17
4.4.2 程序的信号采集 19
4.3.3 程序的数据流分析设计 20
结束语 22
致 谢 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3
参考文献： 24
第一章 概述
1.1课题的背景意义
在我国，随着电喷发动机越来越普及，环保的重视程度提到，人们更加关注汽车引起的环境问题。随着21世纪的到来，私车过亿，标志着中国进入汽车第一大国，与此同时，私家车的普及又加剧了空气污染，导致雾霭天气时有发生，而改善空气质量有效措施之一就是控制汽车污染物排放。要使汽车尾气能够达标，需在汽车发动机排气管上装上可控制排气污染的氧传感器。人们研究出了氧传感器与三元催化器的完美结合，组成空燃比控制和排放控制系统，有效的控制了汽车的污染。氧传感器对于汽车污染十分重要，电子控制燃油喷射装置实行闭环控制，将过量空气系数控制在0.981.02之间变化。为获得最佳浓度的混合气，可以控制发动机燃油的精确喷射时间和喷射量，充分燃烧燃油，这样不仅降低了发动机的油耗，还可以改善发动机输出功率，使有害气体的排放量降低，汽车排气污染减少。当混合气的空燃比高于或低于理论空燃比时，对CO、HC和NOx三种污染物来说，三元催化剂净化功能下降,导致发动机油耗增加、污染增加,发动机的故障表现为冒黑烟、缺火、喘振等。
1.2国内外动态
在国际上，目前应用传感器最广泛的市场是汽车行业，当今世界上汽车年产量突破4000万辆，而日本车的年产量已经突破1000万辆。而传感器的专利遍及世界各国，对汽车生产厂商和零件供应厂家而言，研制和生产汽车传感器是他们的重要内容。氧传感器专利数的申报，高居汽车传感器之首，氧传感器的重要性不言而喻以及各国的重视程度。氧传感器在控制汽车空燃比方面，日本的速度增长惊人，达到50%60%。对中国而言，旧车需要加氧传感器的，这三年来就达到2100万辆，每年新组装生产的轿车需要加氧传感器也有200万个以上。目前，一辆家用轿车需要装有几十个到百100多个传感器，对豪华轿车来说，传感器达到200多个。根据报道，2002年，安装汽车传感器的价值约为62.5亿美元(约9.05亿个传感器)，2006年达到84.6亿美元(约12.71亿个传感器)，显示出增长势头之迅猛，市场之广阔，同时也促进了科学家对氧传感器的研究。
专业分析师指出：在检测的氧浓度的同时，汽车的ECU随时接受反馈信号。在我国汽车生产逐年增长的情况下，国内对汽车氧传感器的供求也急剧增大，因此也促进国内汽车氧传感器行业的发展。
1.3课题难点与关键内容
氧传感器与三元催化器的结合，组成空燃比控制与排放控制系统，在电控发动机系统中对控制排放有显著效果。可使发动机的过量空气系数得到精准控制，在各种工作条件下都可获得最佳浓度的混合气。当混合气的空燃比与理想空燃比有差别时，三元催化器的作用将下降，因此，对氧传感器的性能进行检测变得尤为重要。
对课题来说，需要学生对氧传感器和三元催化器了如指掌，即对空燃比控制和排放控制系统进行深入分析，深入解读氧传感器的结构特点和原理，深入分析氧传感器的测试参数标准及测试规范。并提出在Labview开发平台上实现氧传感器的数据采集及性能检测的解决方案，软件程序对完成对氧传感器的采样，完成检测结果显示和图形分析，并能对检测数据完成EXCEL环境下的数据存储。
学习和研究氧传感器的故障诊断的机理与诊断规范。
学习和掌握Labview的编程思路和方法，完成在Labview软件平台下的氧传感器故障诊断系统的研究与设计
第二章 氧传感器
2.1氧传感器作用
氧传感器作用是测量发动机在工作过程中排气管中氧的含量，即氧浓度，即形成的电压信号输送到到发动机ECU，而ECU能够对过量空气因数进行闭环控制，以确保污染物比如碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）能够及时的进行转化，能够充分的对排放出来的污染物进行转化和净化。
三元催化转化器安装在排气管中，能够有效转化排气中三种主要的有害物CO、HC和NOx，当空燃比和理论的空燃比接近14.7时，三元催化转化器作用才能体现出来。这时氧传感器正好可以通过测量氧浓度来确定空燃比，根据空燃比可将其生成电压信号和电阻信号，输送给ECU。ECU进而控制空燃比接近理论值。氧传感器在这个过程中起到了测量发动机排气中氧的浓度的作用，ECU则接受氧浓度生成的信号电压，进而修正喷油量。而氧传感器作为发动机空燃比的反馈元件，如果氧传感器出现了问题，将会导致空燃比失调、动力性下降、加速性下降以及燃油经济性变差的严重后果。
当今市场上使用较多的氧传感器种类有氧化锆式氧传感器、氧化钛式氧传感器和宽裕氧传感器，当中氧化锆式氧传感器应用最多。
2.2氧传感器结构
2.2.1氧化锆式氧传感器
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