传感器的探头是将氧敏陶瓷材料制成的陶瓷芯片装配在金属外壳中。实际应用时，探头被安装在汽车的尾气管道中，陶瓷芯片会将尾气中的浓度值以电压的形式反馈到电控单元中。电控单元控制传感器探头的加热温度，并经过一系列信号调理，后确定泵中氮氧化物浓度。电控单元通过CAN总线通讯，将测量气体的数值实时发送给汽车总控制中心（ECU），为SCR喷射量提供依据，以减少氮氧化物的排放。
一辆
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传感器的探头是将氧敏陶瓷材料制成的陶瓷芯片装配在金属外壳中。实际应用时，探头被安装在汽车的尾气管道中，陶瓷芯片会将尾气中的浓度值以电压的形式反馈到电控单元中。电控单元控制传感器探头的加热温度，并经过一系列信号调理，后确定泵中氮氧化物浓度。电控单元通过CAN总线通讯，将测量气体的数值实时发送给汽车总控制中心（ECU），为SCR喷射量提供依据，以减少氮氧化物的排放。
一辆辆汽车走下流水线，加入到城市交通；一座座火电厂建设发电，对本已不堪重负的空气造成更多污染。随着工业企业逐渐搬离各大城市，交通领域成为氮氧化合物、细微颗粒物（PM2.5）、灰霾、烟雾和其它严重空气质量问题的主要源头之一。
随着相继出台更为严格的汽车尾气排放法案,汽车尾气的检测不再只是尾气氧浓度和空燃比的测定,还包括氮氧化合物含量的测定.这导致传统的用于测定氧含量的氧传感器不能完全适应新规时代的要求,新一代能准确测定尾气中NOx浓度的传感器将拥有广阔的市场前景.NOx传感器是中高温环境下实现,氮氧含量测量的关键设备,是汽车尾气后处理系统的重要反馈装置.本文基于氮氧传感器工作特性的基础研究,研制了氮氧传感器测试平台,并设计氮氧传感器的关键控制算法. 首先,本文基于氮氧传感器的技术应用发展,结合材料学,电化学和控制学等方面由浅入深地介绍了窄域氧传感器,宽域氧传感器和氮氧传感器的结构,工作原理,应用性能,分析了各种类型传感器的特点,应用和联系,后以氮氧传感器的工作原理为基础,分析出氮氧控制系统开发的重点与难点在于NOx特殊测试环境的搭建,工作温度环境的控制与泵单元的控制. 其次,基于LabVIEW工业控制系统搭建了氮氧传感器测试平台.平台成功模拟了真实的尾气管道状态,实现了NOx传感器及其控制设备和氮氧气氛测试仪的数据采集,分析与可视化,为传感器固有特性测试与控制相关实验提供必要的工具环境. 然后,分析测试平台参数实验所得到相关的模型数据,建立了氮氧传感器的对象控制模型,并制定了关键的加热控制策略和泵单元控制策略,完成了氮氧传感器控制系统的模型实验. 后,结合已搭建的测试平台,加入传感器关键控制模块,实现了氮氧传感器控制系统的设计,并进行了传感器泵单元的固有特性实验和实际气氛环境的控制系统测试实验,验证了控制算法的合理性.
着重型柴油车排放标准的不断提高,NOx的排放量从国Ⅲ标准的5.0g·(kW·h)~(-1)逐渐降到国Ⅴ的2.0g·(kW·h)~(-1),这就要求有更为苛刻的NOx后处理SCR系统。车用氮氧传感器在该系统中发挥重要作用,通过测量尾气中NOx浓度并实时反馈给发动机控制单元,SCR系统通过该信息来控制NOx气体的还原,从而地实现NOx浓度的闭环控制。由于国外在车用氮氧传感器的研究与设计较为成熟,目前国内使用的该传感器基本上都是采用国外的产品,而国内主要是针对SCR控制系统的研究比较深,对氮氧传感器的研究较少,尤其是针对该传感器的电控单元。
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