氧传感器是车辆排放诊断的重要组成部分，用于减少排气污染。 ECU 必须准确控制空燃比，使其始终接近理论空燃比，从而有效地使用三元催化剂。
由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对 CO、HC 和 NOx 净化能力将急剧下降。为准确控制空燃比，在排气管中安装氧传感器，检测排气中氧的浓度。氧传感器向 ECU 发出反馈信号，然后通过 ECU 控制喷油器喷油量的增减，不断调整混合气的空燃比，将混合气的空燃比控制在理论值附近。
当然，只有当氧传感器无故障时，氧传感器的信号电压波形才能反映燃油反馈控制系统的状态。如果氧传感器出现故障，其波形不反映燃油反馈控制系统的状态。因此，判断和了解氧传感器的工作状态对车辆的诊断和测试具有重要意义。特别是对于氧传感器的故障模式和信号波形的检测和判断。
为什么要研究氧传感器波形上的杂波信号？这是因为杂波可能是由低燃烧效率引起的。氧传感器波形的杂波可以警告各发动机气缸性能的下降。杂波信号也阻碍了燃油反馈控制系统控制器（反馈控制器）的正常运行。
混乱的高频变化信号会使反馈控制器失去控制精度或反馈节奏。例如，当反馈控制器的操作精度受到影响时，燃油混合比会超过催化剂窗口，影响转换器的工作效率和废气排放；此外，当操作精度受到影响时，发动机性能也会受到影响。
了解氧传感器波形上的杂波对废气排放的修复和诊断非常重要。在某些情况下，杂波是催化转换效率降低的明显信号，其次是废气排放超过标准。此外，氧传感器波形上杂波的解释是诊断发动机性能或驾驶能力的有价值的工具。
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应用案例概述
在车辆排放试验中，在每个规定的驾驶周期中，Lambda 氧传感器信号经常受到空燃比的影响 AFR（Air-Fuel Ratio）扰动的影响很大。
本应用案例的研究目的是展示真实性 Lambda 氧传感器电压信号的能力，并施加一些模拟故障形式，如加载滤波器和一些延迟响应，以及一些典型的故障信号，以查看传感器故障对测试结果的影响。
研究案例中使用的设备包括：Influx Rebel CT 数据记录仪(网关)Influx K-Volt 模块和信号发生 Keil μVision5 IDE。
Influx Rebel CT：用作一个 CAN 也可以接收和测量模拟量(电压)信号，运行自定义代码并发送网关模块 CAN 报文至 K-Volt。
Influx K-Volt：信号发生模块。用于生成理想的 Lambda 基于此理想电压信号的电压信号和一些故障信号。
Keil μVision5 IDE ：用于开发自定义代码并生成 Rebel CT 可执行程序。
最终结果显示，成功演示 Rebel CT 在网关中，使用自定义代码Lambda 滤波和延迟形式电压信号的能力。
接下来，我们将简要介绍整个应用案例的实施方法和结果，以及本案例中显示的所有配置所需。
图?1Influx Rebel CT网关模块
图?2Influx K-Volt 模块发生信号
图?3Keil μVision5 IDE自定义代码生成程序
图?4 最终生成的信号，滤波后的波形信号，延迟后的波形信号
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Influx Rebel CT 网关应用
这一步的目的是展示 Rebel CT 显示网关模块的功能 K-Volt 通过信号生成模块 CAN 报纸产生模拟(和数字)信号的功能。以下是网关配置的概述。
首先给 Rebel CT 方波信号(典型氧传感器诊断输出信号)输入网关。
该信号可由网关内部或外部模拟电压源自行生成。在这种情况下，使用了两种方法。
Rebel CT 网关创造了方波（CAN形式），以 CAN 输出信号，发送到 K-Volt，然后 K-Volt 由模拟量输入再生成Rebel CT 网关再次读取。
图-5 典型的氧传感器诊断信号方波输入滤波后输出过程
这部分的 CAN 报文函数代码可以从指定的 CAN 例如，从1中提取任何段落作为输入位 bit 到全部64 bit 任何范围。本应用案例有三个输入：原始电压信号、滤波常量和延迟周期。
由代码输出 Rebel CT 网关配置软件 DialogGateway 配置对话框弹出的配置验证。使用此功能可选择代码字段(图6) Input signal Written to bytes 0&2)输出 “结果 指导指定 CAN 报文中具体的字节位置，以及输出值的位长(图6中，Checksum logic=1, Byte position=4, Size=16）。最多可获得8个代码字段。
图-6 使用 Influx Rebel CT 网关配置软件 Dialog Gateway 配置网关模块
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Influx K-Volt 信号发生器应用
Influx K-Volt 是一种高精度的信号发生设备。根据输入 CAN 可实现的功能输出包括电压、电流、PWM、频率和模型波。我们只在本应用程序的例子中使用电压。
使用图7中显示的通道设置来配置电压范围。在这种情况下，选择-10V 到10V，默认输出状态为接地或零伏。
一旦通道使用该范围值进行校准，该通道也将被分配到特定的范围值 CAN ID。这个 CAID 会被 Rebel CT 用网关指示 K-Volt 输出所需的电压值。
如前所述，Rebel CT 模拟一个网关 Lambda 方波类型的 CAN 它被编码成信号 CAN 报文0x100。
该报文被 K-Volt 接收，并在Ch0(通道0)转换为电压信号(物理氧传感器电压信号值)。
Rebel CT 网关测量(接收)电压信号，然后自定义代码过滤(如延迟)，作为 CAN 报文0x101再次输出到 K-Volt。
K-Volt 过滤后接收 CAN 报告并再次输出滤波器后的电压。这个电压再次由 Rebel CT 网关测量(接收) CAN 以报纸的形式显示，最终用于评估该方法的有效性。
在这个过程中，需要 CAN 仔细管理数据库文件，确保值的范围和比例一致。
图-7 Influx K-Volt 通道配置 Ch0 &Ch1
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自定义代码 I/O
下图8显示了自定义代码的初始进入点。其他文件包括：开发、编译和配置 Rebel 网关所需 IDE 安装文档。
定制代码围绕特定的8字节 CAN 报纸开发。首先，我们必须首先定义一个 CAN ID，然后报纸中的任何位置或字节都可以输入或输出。
从代码的角度来看，输入是由字节段定义的，所以 “OutputBuffer[0](如下文中使用的代码片段所示)是指CAN ID第一个字节可以扩展到所有8个字节：OutputBuffer[1]...[7]。
从自定义代码算法段返回的值可以采用两种方式：使用函数参数result” 或者更直接的声明 OutputBuffer[7]=某值。如果使用 ”result”，那么 Configure checksum (配置验证)弹出框也必须同时配置为导向返回结果，从特定算法返回结果checksum logic(验证逻辑)，到特定的字节位置和大小。
使用的代码可以联系我们获取，细节不会显示在本案中。
图-8 自定义代码 I/O
图-9 Checksum 自定义
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应用案例模拟结果
下图10显示了本验证中的所有相关信号。共有两对信号：CAN 传输到信号 K-Volt(绿色字体标记)，然后由 K-Volt 被测电压(蓝色字体标记)。
上面绿色标记的一对是未经滤波的方波，使用 K-Volt 全范围分辨率和2个字节 CAN 新闻产生了非常准确的模拟信号。
蓝色标记的一对是过滤信号。同样，模拟信号使用非常高的分辨率，产生非常干净的信号，噪声干扰非常低，在此范围内无法检测到。
需要注意的是自定义代码输出的缩放比。由于字节以原始16进制的形式输入到自定义代码中，因此需要考虑任何操作。要么在自定义代码中进行缩放，并反映到CAN dbc 中；或者输出这些自定义代码的未缩放结果，然后在总线上 K-Volt 相应的缩放在校准中进行。当然，无论使用哪种方法，都能达到预期的效果。
可以看出，滤波器常量在记录过程中以半个周期左右的方式改变了动态响应，显示了系统运行时的模拟 Lambda 影响信号的能力。
这些类型的输入信号控制可以通过网关中的配置直接实现，或者可能更适合使用可以在外部控制的单独信号 CAN 实现报文。
图-10 验证相关信号
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结论和建议
总得来说，本案例的主要研究目的已经实现。整个系统演示显示：结合 Influx Rebel CT 网关的自定义算法功能，Influx K-Volt 确定能够生成精确和快速的响应信号。
通过所使用的信号表明，这些特性提供了一个开发动态 Lambda 传感器模拟的基础。
早期对传感器信号延迟（滤波、杂波）的一些详细调研将为支持车辆规范中的要求提供非常有用的信息。该项目的应用具有非常现实和有意义的价值。
该案例还可以应用到完整的 Lambda 传感器的仿真功能，包括 ECU 在环 ，以及使用 K-Volt 的所有8个通道来扩展使用的 I/O 通道。
传统的硬件氧传感器故障模拟设备，能够模拟的故障形式很有限，功能单一，且对传感器的品牌和特性有诸多限制，通常也只能提供单一传感器故障模拟。使用本案例中的系统，诊断测试工程师可以根据需求自定义模拟传感器的故障，可以多个通道，甚至多种故障形式一起模拟，还能精细化到对杂波进行模拟，完全不受上述故障模拟设备的限制，从而可以对氧传感器故障对 ECU 的影响进行充分的调研。
这是一个功能非常强大的系统，未来应用潜力巨大，建议继续开发。
附录 应用程序&复制实验所需文件
Dialog Gateway 1.2.3
Influx Kcal 3.15
Keil uVision5 MDK529.EXE
安装 NXP LPC1700 系列设备支持，然后文件刷新
下载& 安装剩余的支持包用于Customlib 项目 (MDK525.EXE)
使用的自定义代码:
Dialog Gateway 配置:
DBC 文件:
其他参考文档，以及安装和运行指导文档: