CN104279035B - 发动机的催化器的诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种催化器的诊断方法：在使能条件满足后，仅利用下游氧传感器进行燃油闭环控制；采集上游氧浓度信号中一次氧浓度从稀变浓的转变时刻T1、下游氧浓度信号中与转变时刻T1相对应的转变时刻T3、上游氧浓度信号中一次氧浓度从浓变稀的转变时刻T2、下游氧浓度信号中与转变时刻T2相对应的转变时刻T4、下游氧浓度信号中一次氧浓度在浓度持续为浓的浓持续时间T5及一次氧浓度在浓度持续为稀的稀持续时间T6；计算T31=T3-T1，T42=T4-T2；多次采集后计算各数值平均值并与相应的催化器临界状态时的标定限值比较，如果均小于各自的标定限值，则催化器已经老化，反之催化器正常。本方法容易实施，诊断成本低。

Description

发动机的催化器的诊断方法

技术领域

本发明涉及一种发动机的催化器的诊断方法，尤其涉及一种电控发动机的催化器的诊断方法。

背景技术

催化器对于发动机废气排放的控制起着至关重要的作用，为了有效使用催化器，需要控制空燃比，空燃比一旦偏离理论值，催化器对发动机废气的净化能力将急剧下降。如图1所示，催化器60连接发动机的排气管，催化器60的上游处安装一个上游氧传感器72，下游处安装一个下游氧传感器74，上游氧传感器72用以检测发动机排气中的氧浓度，并根据氧浓度的浓稀情况控制喷油器增减喷油量，从而控制空燃比在理论值附近。后传感器74则用于检测经催化器60处理后的废气中的氧浓度，以确定催化器60的状态。

催化器使用一段时间后出现老化，发动机废气的净化能力也随之下降，排放气体中的碳氢（HC）化合物的含量超过排放限值。此时，发动机在线诊断（OBD）系统中的OBD系统警示灯会点亮，并记录故障信息，以提醒驾驶员维修。

目前，通常需要设计不同的工况来监测上游氧传感器72和下游氧传感器74的信号变化，例如在一定工况下，不断改变空燃比，使排放发生变化，然后监视上游氧传感器72信号的变化做出判断，诊断方法相对复杂，且会提高诊断成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种电控发动机的催化器的诊断方法，其无需设计特殊工况来实现诊断，诊断方法容易实施，诊断成本低。

本发明提供一种发动机的催化器的诊断方法，其中催化器的上游装有上游氧传感器，其可输出一个上游氧浓度信号，催化器的下游装有下游氧传感器，其可输出一个下游氧浓度信号，诊断方法包括：

a．进行使能条件判断；

b．若使能条件满足，则仅利用下游氧传感器对发动机进行燃油闭环控制；

c．采集上游氧传感器和下游氧传感器的数据，数据包括：

上游氧浓度信号中一次氧浓度从稀变浓的第一转变时刻T1，

下游氧浓度信号中与第一转变时刻T1相对应的第三转变时刻T3，

上游氧浓度信号中一次氧浓度从浓变稀的第二转变时刻T2，

下游氧浓度信号中与第二转变时刻T2相对应的第四转变时刻T4，

下游氧浓度信号中一次氧浓度在浓度持续为浓的浓持续时间T5，和

下游氧浓度信号中一次氧浓度在浓度持续为稀的稀持续时间T6；

d．计算第一转变时刻T1到第三转变时刻T3的变浓延迟时间T31，且T31=T3-T1；计算第二转变时刻T2到第四转变时刻T4的变稀延迟时间T42，且T42=T4-T2；

e．如果步骤c采集数据的次数达到预设次数，计算在预设次数下，浓持续时间T5、稀持续时间T6、变浓延迟时间T31、变稀延迟时间T42的算术平均值，得到平均浓持续时间U5、平均稀持续时间U6、平均变浓延迟时间U31、平均变稀延迟时间U42；

f．将平均浓持续时间U5、平均稀持续时间U6、平均变浓延迟时间U31、平均变稀延迟时间U42与预设的相应的催化器临界状态时的标定限值比较，如果它们均小于各自的标定限值，则判断催化器已经老化；反之则判断催化器正常。

在发动机的催化器的诊断方法的一种示意性实施方式中，其中步骤a使能条件判断包括：判断上游氧传感器和下游氧传感器是否正常，判断发动机运转是否稳定，判断发动机的燃油系统是否处于闭环控制状态，判断发动机是否已热机，判断发动机进气是否正常，判断是否存在其他干扰诊断模式，判断下游氧传感信号是否满足标定限值。

电控发动机的催化器的诊断方法利用下游氧传感器对发动机进气燃油闭环控制，利用上游氧传感器和下游氧传感器的信号数据即可实现催化器的诊断，其无需设计特殊工况，诊断方法容易实施，诊断成本低。

下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对电控发动机的催化器的诊断方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1是现有催化器的结构示意图。

图2用以说明一种可以执行发动机的催化器的诊断方法的控制装置。

图3用以说明在进入后氧控制模式后，上游氧传感器输出的上游氧浓度信号和下游氧传感器输出的下游氧浓度信号的一种示意图。

图4用以说明发动机的催化器的诊断方法的一种示意性实施方式的流程。

图5用以说明发动机的催化器的诊断方法的一种示意性实施方式中的使能判断流程。

标号说明

20发动机管理单元

21发动机运转状态输入模块

22燃油闭环控制模块

23氧传感器诊断模块

24串口通讯模块

25故障灯控制模块

30催化器诊断单元

32使能条件判断模块

34下游氧传感器的信号采集模块

341下游氧浓度信号采集模组

342稀持续时间T6采集模组

343浓持续时间T5采集模组

344第四转变时刻T4采集模组

345第三转变时刻T3采集模组

36上游氧传感器的信号采集模块

362上游氧浓度信号采集模组

364第二转变时刻T2采集模组

366第一转变时刻T1采集模组

38延迟时间计算模块

382变稀延迟时间T42计算模组

384变浓延迟时间T31计算模组

39结果诊断模块

40OBD系统管理单元

60催化器

72上游氧传感器

74下游氧传感器。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

如图2所示，可用于执行发动机的催化器的诊断方法的控制装置包括一个发动机管理单元20、一个催化器诊断单元30和一个OBD系统管理单元40。催化器诊断单元30与发动机管理单元20可信号连接，OBD系统管理单元40与发动机管理单元20和催化器诊断单元30可信号连接。

发动机管理单元20包括一个发动机运转状态输入模块21、一个燃油闭环控制模块22、一个氧传感器诊断模块23、一个串口通讯模块24、一个故障灯控制模块25。

其中与发动机运转状态输入模块21连接的传感器可以包括：进气压力温度传感器、冷却液温度传感器等。氧传感器诊断模块23与设置在发动机排气管中的上游氧传感器和下游氧传感器（可参见图1）连接，用以诊断上游氧传感器和下游氧传感器是否正常工作。串口通讯模块24与OBD诊断模块可信号连接，故障灯控制模块25的输出控制OBD故障指示灯。

催化器诊断单元30包括使能条件判断模块32、下游氧传感器的信号采集模块34、上游氧传感器的信号采集模块36、延迟时间计算模块38和结果诊断模块39。其中，使能条件判断模块32与发动机运转状态输入模块21、燃油闭环控制模块22和氧传感器诊断模块23相连。下游氧传感器的信号采集模块34与下游氧传感器可信号连接，用以采集下游氧传感器的信号。上游氧传感器的信号采集模块36与上游氧传感器可信号连接，用以采集上游氧传感器的信号。延迟时间计算模块38与下游氧传感器的信号采集模块34和上游氧传感器的信号采集模块36连接。结果诊断模块39与延迟时间计算模块38、下游氧传感器的信号采集模块34和上游氧传感器的信号采集模块36连接，并根据接收的信息以诊断催化器是否老化。

图3中的上图是进入后氧控制模式后（容后详述）上游氧浓度信号的示意图，图3中的下图是进入后氧控制模式后下游氧浓度信号的示意图，随着进入后氧控制模式后，上游氧浓度信号和下游氧浓度信号都出现了氧浓度在浓（信号高的一端）和稀（信号低的一端）之间波动的情况。下游氧传感器的信号采集模块34包括下游氧浓度信号采集模组341、稀持续时间T6采集模组342、浓持续时间T5采集模组343、第四转变时刻T4采集模组344、第三转变时刻T3采集模组345。上游氧传感器的信号采集模块36包括上游氧浓度信号采集模组362、第二转变时刻采集模组364、第一转变时刻T1采集模块366。延迟时间计算模块38还包括变稀延迟时间T42计算模组、变浓延迟时间T31计算模组。上述各个模块和模组的功能容后详解。

图4用以说明发动机的催化器的诊断方法的一种示意性实施方式的流程。现结合图2和图4说明发动机的催化器的诊断流程。

如图4所示，发动机的催化器的诊断方法开始后，程序先在于S10判断发动机是否满足进行催化器诊断的使能条件。这些条件主要是用于判断发动机是否已进入正常的工作状态，并排除非正常工况对催化器诊断的干扰。

如果S10的判断结果表示发动机不满足催化器诊断的使能条件，则程序停止，结束本次的诊断。如果S10的判断结果表示发动机满足催化器诊断的使能条件，则程序进入S22，下游氧传感器的信号采集模块34中的下游氧浓度信号采集模组341可将下游氧浓度信号输送给燃油闭环控制模块22，使燃油闭环控制模块22仅用下游氧浓度信号进行燃油闭环控制，即仅用下游氧传感器的信号进行发动机的燃油闭环控制，进入下游氧控制模式，然后程序进入S24。

参见图3和图4，在S24，程序进入下游氧控制模式后，上游氧浓度信号采集模组362采集上游氧传感器输出的上游氧浓度信号，第一转变时刻T1采集模组366会在采集的上游氧浓度信号中采集一次氧浓度从稀变浓的时刻，将此时刻命名为第一转变时刻T1；第三转变时刻T3采集组345会在采集的下游氧浓度信号中采集与第一转变时刻T1相对应的第三转变时刻T3；第二转变时刻T2采集模组364会在采集的上游氧浓度信号中采集一次氧浓度从浓变稀的时刻，将此时刻命名为第二转变时刻T2；第四转变时刻T4采集模组344会采集与第二转变时刻T2相对应的第四转变时刻T4，浓持续时间T5采集模组343会采集一次氧浓度为浓的浓持续时间T5，稀持续时间T6采集模组342会采集一次氧浓度为稀的稀持续时间T6。

在S28，变浓延迟时间T31计算模组384会计算第一转变时刻T1到第三转变时刻T3的变浓延迟时间T31，T31=T3-T1；变稀延迟时间T42计算模组382会计算第二转变时刻T2到第四转弯时刻T4的变稀延迟时间T42，T42=T4-T2，然后程序进入S30。

在S30，结果诊断模块39会判断数据的次数是否达到预设次数，如果未达到预设次数，则程序返回使能判断步骤S10，如果达到预设次数，进入S32。一般预设次数可设计为4次，在32秒内完成。

在S32，结果诊断模块39计算多次采集的浓持续时间T5、稀持续时间T6、变浓延迟时间T31、变稀延迟时间T42的算术平均值，得到平均浓持续时间U5、平均稀持续时间U6、平均变浓延迟时间U31、平均变稀延迟时间U42。

随后程序进入S36，结果诊断模块39将平均浓持续时间U5、平均稀持续时间U6、平均变浓延迟时间U31、平均变稀延迟时间U42与预设的相应的催化器临界状态时的标定限值比较，该些标定限值分别指在临界催化器的情况下，测定前氧化器信号稀变浓的时刻在后氧化器信号中出现的延迟时间，前氧化器信号浓变稀的时刻在后氧化器信号中出现的延迟时间、后氧化器信号中的一次氧浓度在浓度浓时的持续时间，后氧化器信号中的一次氧浓度在浓度稀时的持续时间，上述各标定限值一般为0.8秒。如果平均浓持续时间U5、平均稀持续时间U6、平均变浓延迟时间U31、平均变稀延迟时间U42均小于各自的标定限值，则进入S38，否则进入S39。

如果在S36，判断出平均浓持续时间U5、平均稀持续时间U6、平均变浓延迟时间U31、平均变稀延迟时间U42均小于各自的标定限值，则在S38判断为催化器已老化，例如在一次诊断中，平均浓持续时间U5为0.46秒，平均稀持续时间U6为0.49秒，平均变浓延迟时间U31为0.63秒，平均变稀延迟时间U42为0.58秒，上述各个值都小于上述0.8秒的标定限值，此时结果诊断模块39会将催化器已老化的诊断结果发送给OBD系统管理单元40，OBD系统管理单元会控制故障灯控制模块25，以开启OBD故障指示灯，通知驾驶员催化器已老化，需要修理，随后诊断过程结束。

如果在S36，判断出平均浓持续时间U5、平均稀持续时间U6、平均变浓延迟时间U31、平均变稀延迟时间U42均未小于各自的标定限值，则在S39判断为催化器未老化、工作正常，随后诊断过程结束。

图5显示了图4中的使能判断的一种示意性实施方式。

在S12，使能条件诊断模块32可根据从氧传感器诊断模块23输出的信息判断上游氧传感器和下游氧传感器是否工作正常，正常则进入S13，不正常则直接退出诊断流程。

在S13，使能条件诊断模块32可根据从发动机状态输入模块21输入的信息判断发动机运转是否稳定，稳定则进入S14，不稳定则直接退出诊断流程。此判断步骤为了使诊断过程不影响到驾驶员的驾驶情况。

在S14，使能条件诊断模块32可根据燃油闭环控制模块22传出的信息判断发动机的燃油系统是否处于闭环控制状态，处于闭环控制状态则进入S15，不处于闭环控制状态则直接退出诊断流程。

在S15，使能条件诊断模块32可根据从发动机状态输入模块21输入的信息判断发动机是否已经热机，可通过发动机运转的时间、冷却液的温度来判断发动机是否已经热机，如发动机运转的时间一般超过300秒即可，冷却液的温度一般在80℃和110℃之间即可，如果发动机已经热机则进入S16，如果没有热机则直接退出诊断流程。

在S16，使能条件诊断模块32可根据从发动机状态输入模块21输入的信息判断发动机的进气是否正常，可通过发动机的进气压力和进气温度判断，如发动机的进气压力一般需要大于35KPa、小于75KPa，发动机的进气温度一般需要大于-7℃，如果发动机的进气正常则进入S17，如不正常则直接退出诊断流程。

在S17，使能条件诊断模块32还可判断是否有其他诊断模式的干扰，以防止信号采集不准确，影响最终诊断结果，如果有则直接退出诊断流程，如果没有则进入S18。

在S18，使能条件诊断模块32可根据氧传感器诊断模块23输入的信息判断，上、下游氧传感器的信号是否满足标定限值，标定限值是用临界催化器标定得来的，如果上、下游氧传感器的信号满足标定限值则进入S19，如果不满足就直接退出诊断流程。

在S19，使能条件诊断模块32还会判断是否有其他需要退出诊断的工况发生，如果有则进入S22（请见图4），如果没有则直接退出诊断流程；

上述S12至S19都是使能条件的判断步骤，本领域技术人员可以理解，根据实际车况和驾驶情况，也有可能会出现不同的使能条件需要判断，同样使能条件的判断顺序也不一定要按照图5中所示的流程顺序，即本领域技术人员可以根据实际情况自行选择需要判断的使能条件及使能条件的判断顺序。

上述电控发动机的催化器的诊断方法无需控制车辆各个设备模拟多种工况来检测催化器是否老化，方法简单有效，且可降低诊断成本。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.发动机的催化器的诊断方法，所述催化器的上游装有上游氧传感器，其可输出一个上游氧浓度信号，所述催化器的下游装有下游氧传感器，其可输出一个下游氧浓度信号，所述诊断方法包括：

a．进行使能条件判断；

b．若所述使能条件满足，则仅利用所述下游氧传感器对发动机进行燃油闭环控制；

c．采集所述上游氧传感器和所述下游氧传感器的数据，所述的数据包括：

所述上游氧浓度信号中一次氧浓度从稀变浓的第一转变时刻T1，

所述下游氧浓度信号中与所述第一转变时刻T1相对应的第三转变时刻T3，

所述上游氧浓度信号中一次氧浓度从浓变稀的第二转变时刻T2，

所述下游氧浓度信号中与所述第二转变时刻T2相对应的第四转变时刻T4，

所述下游氧浓度信号中一次氧浓度在浓度持续为浓的浓持续时间T5，和

所述下游氧浓度信号中一次氧浓度在浓度持续为稀的稀持续时间T6；

d．计算所述第一转变时刻T1到所述第三转变时刻T3的变浓延迟时间T31，且T31=T3-T1；计算所述第二转变时刻T2到所述第四转变时刻T4的变稀延迟时间T42，且T42=T4-T2；

e．如果步骤c采集所述数据的次数是达到预设次数，计算在所述预设次数下，所述浓持续时间T5、所述稀持续时间T6、所述变浓延迟时间T31、所述变稀延迟时间T42的算术平均值，得到平均浓持续时间U5、平均稀持续时间U6、平均变浓延迟时间U31、平均变稀延迟时间U42；

f．将所述平均浓持续时间U5、所述平均稀持续时间U6、所述平均变浓延迟时间U31、所述平均变稀延迟时间U42与预设的相应的催化器临界状态时的标定限值比较，如果它们均小于各自的标定限值，则判断所述催化器已经老化；反之则判断所述催化器正常。

2.如权利要求1所述的发动机的催化器的诊断方法，其中步骤a所述使能条件判断包括：

判断所述上游氧传感器和所述下游氧传感器是否正常，

判断发动机运转是否稳定，

判断发动机的燃油系统是否处于闭环控制状态，

判断发动机是否已热机，

判断发动机进气是否正常，

判断是否存在其他干扰诊断模式，

判断下游氧传感信号是否满足标定限值。