宽域废气氧(Universal Exhaust Gas Oxygen,简称UEGO)传感器空燃比测量范围宽,广泛应用于汽车发动机空燃比控制系统中。它能够提供准确的空燃比反馈信号给汽车电子控制单元(Electronic Control Unit,简称ECU),提高ECU的控制精度,从而充分发挥三元催化器的作用,有效降低有害气体的排放。UEGO传感器对工作温度有严格要求,并且通过控制泵电流实现空燃比的测量。因此,它必须配以控制器才可以工作,控制器的性能决定了传感器的工作效果。本文针对LSU4.9型UEGO传感器,研制了UEGO传感器控制系统。系统以DSP为控制核心,包括温度控制模块、泵电流控制模块、人机接口模块、串口通信模块以及电源管理模块。采用交流恒流源法检测氧浓差电池内阻间接检测传感器温度,驱动泵电流将氧浓差电势维持在450mV,通过检测泵电流计算空燃比。基于系统辨识的方法建立了UEGO传感器温度和泵电流的控制模型。采用冷启动控制和PI控制相结合的温度控制方法,缩短了冷启动时间并提高了温度控制精度。针对泵电流对象模型的参数不确定,研究了基于H∞回路成形的鲁棒PID参数整定方法。设计了系统软件,包括主监控程序、初始化模块、中断模块、内阻计算模块、温度控制模块、人机接口模块、串口通信模块以及看门狗模块等。系统测试结果表明,氧浓差电池内阻的检测精度小于1 Ω,泵电流的检测精度可以达到luA。温度和泵电流控制实验结果表明,传感器冷启动时间小于30s,泵电流控制的调节时间不超过580ms,稳态误差小于0.1mV。在混合气配气实验平台上进行了静态标定和动态响应实验,泵电流的最大误差为0.07mA,控制器的泵电流能够准确反映混合气体入值变化情况,稳态性能良好。