CN105649736B - 氧传感器故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氧传感器故障检测方法及装置，所述方法包括：获取第一预设时间段内氧传感器的多个电压值，根据获取的电压值获取所述氧传感器的电压在所述第一预设时间段内的波动次数；根据所述波动次数确定所述氧传感器是否发生故障。本发明所述的氧传感器故障检测方法，能够实时监测氧传感器是否发生故障。

Description

氧传感器故障检测方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及尾气处理技术领域，具体涉及一种氧传感器故障检测方法及装置。

背景技术

三元催化器是安装在汽车排气系统中的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。三元催化器的工作原理是：当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。

氧传感器是汽车上的标准配置，它是利用陶瓷敏感元件测量汽车排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制燃烧空燃比，以保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。由于氧传感器直接与废气进行接触，排气中过剩的燃气会在传感器表面产生燃烧反应，使传感器局部表面温度过高而形成老化。燃油或润滑油添加剂中的铅离子与氧传感器的铂电极发生氧化反应，导致催化剂铂的催化性能降低，形成铅中毒。氧传感器故障或老化不仅影响发动机的闭环控制，而且容易引起OBD诊断的误报错，因此诊断氧传感器是否发生故障具有重要的意义。

然而，现有技术方案只有对氧传感器电路是否发生故障的诊断方法，如检测对地是否短路、对电源是否短路等，没有对氧传感器是否老化的检测方法。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种氧传感器故障检测方法及装置，可以实时监测氧传感器是否发生故障。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种氧传感器故障检测方法，包括：

获取第一预设时间段内氧传感器的多个电压值，根据获取的电压值获取所述氧传感器的电压在所述第一预设时间段内的波动次数；

根据所述波动次数确定所述氧传感器是否发生故障。

优选地，所述根据获取的电压值获取所述氧传感器的电压在所述第一预设时间段内的波动次数，包括：

根据获取的电压值获取在所述第一预设时间段内，氧传感器的电压由小于或等于第一预设阈值变为大于第一预设阈值的次数，以及，氧传感器的电压由大于或等于第二预设阈值变为小于第二预设阈值的次数；其中，所述第二预设阈值小于或等于所述第一预设阈值。

优选地，所述根据所述波动次数确定所述氧传感器是否发生故障，包括：

若所述波动次数低于预设次数阈值，则确定所述氧传感器发生故障。

优选地，在所述获取第一预设时间段内氧传感器的电压值之前，所述方法还包括：

判断是否满足预设故障检测条件；

相应地，在满足预设故障检测条件时，获取第一预设时间段内氧传感器的电压值。

优选地，所述判断是否满足预设故障检测条件，包括：

当满足以下条件中的一种或多种时，确定为满足所述预设故障条件：

发动机处于稳定工况、发动机处于闭环控制、废气流量处于第一预设范围和三元催化器上下游温度处于第二预设范围。

优选地，当在所述第一预设时间段内检测到不满足所述预设故障检测条件时，重新判断是否满足预设故障检测条件，并在确定满足所述预设故障检测条件时，获取第二预设时间段内氧传感器的电压值。

第二方面，本发明还提供了另一种氧传感器故障检测方法，所述方法用于对下游氧传感器的故障检测，所述方法包括：

判断氧传感器的电压是否低于第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值；

若是，则确定所述氧传感器发生故障；

其中，所述下游氧传感器为设置在三元催化器出口处的氧传感器。

优选地，在所述判断氧传感器的电压是否低于第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值之前，所述方法还包括：

判断是否满足预设故障检测条件；

相应地，在满足预设故障检测条件时，判断氧传感器的电压是否低于第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值。

第三方面，本发明还提供了一种氧传感器故障检测装置，所述装置包括：第一获取单元、第二获取单元和确定单元；

所述第一获取单元，用于获取第一预设时间段内氧传感器的多个电压值；

所述第二获取单元，用于根据获取的电压值获取所述氧传感器的电压在所述第一预设时间段内的波动次数；

所述确定单元，用于根据所述波动次数确定所述氧传感器是否发生故障。

第四方面，本发明还提供了另一种氧传感器故障检测装置，所述装置用于对下游氧传感器的故障检测，所述装置包括：判断单元和确定单元；

所述判断单元，用于判断氧传感器的电压是否低于所述第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，

判断氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于所述第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值；

所述确定单元，用于在所述判断单元确定所述氧传感器的电压低于第三预设阈值且低于所述第三预设阈值的时间超于第一时间阈值，或，确定所述氧传感器的电压高于所述第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间超过第二时间阈值时，确定所述氧传感器发生故障。

由上述技术方案可知，本发明所述的氧传感器故障检测方法，利用氧传感器的电压波形波动情况进行故障检测，不但不用加装其他诊断装置，而且可以实时在线判断氧传感器是否存在故障或老化，进而保证了发动机控制的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一个实施例提供的氧传感器故障检测方法的流程图；

图2是本发明第二个实施例提供的氧传感器故障检测方法的流程图；

图3是本发明第三个实施例提供的氧传感器故障检测方法的流程图；

图4是本发明第四个实施例提供的氧传感器故障检测方法的流程图；

图5是上游氧传感器和下游氧传感器的电压波动情况示意图；

图6是本发明第五个实施例提供的氧传感器故障检测方法的流程图；

图7是本发明第六个实施例提供的氧传感器故障检测装置的结构示意图；

图8是本发明第七个实施例提供的氧传感器故障检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了两种不同的氧传感器故障检测方法，一种针对上游氧传感器，另一种针对下游氧传感器。其基本原理为当量燃烧的燃气发动机排气lambda值在1附近波动，对应上游氧传感器电压值在0.1V～0.9V之间波动，在一定工况(如怠速工况)一定时间内波动的次数应该在一定范围内，若存在传感器的故障或老化，则波动的次数会比正常情况下少很多。而针对三元催化器下游氧传感器，由于三元催化器的储氧作用，下游氧传感器存在明显的阻尼，下游传感器的电压值在一个相对较小的范围内波动，若下游传感器的电压值持续高于某一电压或持续低于某一电压，则说明下游氧传感器存在故障或老化。

图1示出了本发明第一个实施例提供的氧传感器故障检测方法的流程图，参见图1，本发明第一个实施例提供的氧传感器故障检测方法包括如下步骤：

步骤101：获取第一预设时间段内氧传感器的多个电压值，根据获取的电压值获取所述氧传感器的电压在所述第一预设时间段内的波动次数。

在本步骤中，所述氧传感器优选为上游氧传感器。其中，上游传感器为设置在三元催化器入口处的氧传感器。

在本步骤中，所述根据获取的电压值获取所述氧传感器的电压在所述第一预设时间段内的波动次数，包括：

根据获取的电压值获取在所述第一预设时间段内，氧传感器的电压由小于或等于第一预设阈值变为大于第一预设阈值的次数，以及，氧传感器的电压由大于或等于第二预设阈值变为小于第二预设阈值的次数；其中，所述第二预设阈值小于或等于所述第一预设阈值。

具体地，在获取所述波动次数时，可以设置一个计时器，用于确定所述第一预设时间段。另外，还可以设置两个计数器，其中，第一计数器用于统计氧传感器的电压由小于或等于第一预设阈值变为大于第一预设阈值的次数；第二计数器用于统计氧传感器的电压由大于或等于第二预设阈值变为小于第二预设阈值的次数。其中，具体过程可以如下所示：

假设所述第一预设时间段为3个计时长度。计时器开始计时，同时判断上游氧传感器的电压值，若电压值由小于或等于第一预设阈值变为大于第一预设阈值(如0.6V)，则第一计数器数加1(出现波峰)，若电压值由大于或等于第二预设阈值变为小于第二预设阈值(如0.4V)，则第二计数器数加1(出现波谷)。当计时器达到计时阈值3时，判断第一计数器和第二计数器的数值，若第一计数器和第二计数器的数值之和超过或等于预设次数阈值(如9)，则说明在所述第一预设时间段内上游氧传感器测量电压波动次数足够多，传感器正常，反之则说明传感器存在故障或老化，此时应该上报上游传感器故障的DFC。另外，也可以对第一计数器和第二计数器进行分开判断，例如，若第一计数器大于第一预设次数阈值如4且第二计数器大于第二预设次数阈值如5，则表明在标定时间内上游氧传感器测量电压波动次数足够多，则传感器正常，反之则说明传感器存在故障或老化，此时应上报上游传感器故障的故障诊断DFC。

步骤102：根据所述波动次数确定所述氧传感器是否发生故障。

在本步骤中，参见上述步骤的描述，若所述波动次数低于预设次数阈值，则确定所述氧传感器发生故障。

本实施例所述的氧传感器故障检测方法，利用氧传感器的电压波形波动情况进行故障检测，不但不用加装诊断装置，而且可以实时在线判断氧传感器是否存在故障或老化，进而保证了发动机控制的可靠性。本实施例所述的氧传感器故障检测方法，简单方便，易于实现。

在本发明第二个实施例中，参见图2，在上述步骤101之前，上述方法还包括步骤100。

步骤100：判断是否满足预设故障检测条件。

在本步骤中，当满足以下条件中的一种或多种时，确定为满足所述预设故障条件：

发动机处于稳定工况、发动机处于闭环控制、废气流量处于第一预设范围和三元催化器上下游温度处于第二预设范围。

相应地，在满足预设故障检测条件时，获取第一预设时间段内氧传感器的电压值。

在本实施例中，给出了进行故障检测的条件。当满足预设故障检测条件时，才进行故障检测，以免发生检测结果不准确或白白检测、浪费检测资源的情况。优选地，当满足下述情况时，代表可以进行相应的故障检测：发动机处在一个稳定工况，即转速在一定范围内，且波动小于一定值，燃气喷射量在一定范围内且波动小于一定值，三元催化器上下游温度在一定范围内，上下游氧传感器准备就绪，发动机处在闭环控制状态，废气流量在一定范围内。

在本发明第三个实施例中，参见图3，给出了当在所述第一预设时间段内检测到不满足所述预设故障检测条件时的处理情况。

当在所述第一预设时间段内检测到不满足所述预设故障检测条件时，重新判断是否满足预设故障检测条件，并在确定满足所述预设故障检测条件时，获取第二预设时间段内氧传感器的电压值。

例如，假设所述第一预设时间段为3个计时长度(每个计时长度为60S)。计时器开始计时，同时判断上游氧传感器的电压值，若电压值由小于或等于第一预设阈值变为大于第一预设阈值，则第一计数器数加1(出现波峰)，若电压值由大于或等于第二预设阈值变为小于第二预设阈值，则第二计数器数加1(出现波谷)，若在计时期间发现预设故障检测条件不满足，则重新判断预设故障检测条件，当预设故障检测条件又满足时重新开始计时(此时为第二预设时间段)并计算。假设第二预设时间段也为3个计时长度。计时器开始计时，同时判断上游氧传感器的电压值，若电压值由小于或等于第一预设阈值变为大于第一预设阈值，则第一计数器数加1(出现波峰)，若电压值由大于或等于第二预设阈值变为小于第二预设阈值，则第二计数器数加1(出现波谷)，当计时器达到计时阈值3时，判断第一计数器和第二计数器的数值，若第一计数器和第二计数器的数值之和超过或等于预设次数阈值如9，则说明在所述第一预设时间段内上游氧传感器测量电压波动次数足够多，传感器正常，反之则说明传感器存在故障或老化，此时应该上报上游传感器故障的DFC。

本发明第四个实施例提供了另一种氧传感器故障检测方法，该方法用于对下游氧传感器的故障检测，参见图4，该方法包括如下步骤：

步骤201：判断氧传感器的电压是否低于第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值；若是，则执行步骤202。

在本步骤中，第一时间阈值和第二时间阈值可以相等，也可以不等。

步骤202：确定所述氧传感器发生故障。

其中，本实施例中的下游氧传感器为设置在三元催化器出口处的氧传感器。参见图5，由于三元催化器的储氧作用，下游氧传感器的电压值在一个相对较小的范围内波动，因此当下游氧传感器的电压值低于第三预设阈值(如75mv)并超过第一时间阈值(如150S)或下游氧传感器电压值高于第四预设阈值(如999mv)且超过第二时间阈值(如100S)时，认为下游氧传感器存在故障或老化。

在实际进行故障检测时，可以按照下述方式进行：假设计时器的一个计时长度为50s。判断下游氧传感器的电压是否低于第三预设阈值或高于第四预设阈值，若下游氧传感器的电压低于第三预设阈值，则计时器开始计时，当计时器计时超过3时，则表明下游氧传感器的电压持续低于第三预设阈值的时间超过150S，这说明下游氧传感器存在故障或老化，此时系统上报下游传感器故障的DFC。同理，若下游氧传感器的电压高于第四预设阈值，则计时器开始计时，当计时器计时超过2时，则表明下游氧传感器的电压持续高于第四预设阈值的时间超过100S，这说明下游氧传感器存在故障或老化，此时系统上报下游传感器故障的DFC。

本实施例所述的氧传感器故障检测方法，考虑了三元催化器的储氧能力，即考虑了三元催化器对下游氧传感器的影响，基于该思想，本实施例采用了较为简单的方式实现了对下游氧传感器的实时故障检测，无需额外增加检测装置，节省了检测成本。在对下游氧传感器进行故障检测的基础之上，可以保证发动机控制的可靠性。

在本发明第五个实施例中，参见图6，在上述步骤201之前，上述方法还包括步骤200。

步骤200：判断是否满足预设故障检测条件。

在本步骤中，当满足以下条件中的一种或多种时，确定为满足所述预设故障条件：

发动机处于稳定工况、发动机处于闭环控制、废气流量处于第一预设范围和三元催化器上下游温度处于第二预设范围。

相应地，在满足预设故障检测条件时，执行上述步骤201。

在本实施例中，给出了进行故障检测的条件。当满足预设故障检测条件时，才对下游氧传感器进行故障检测，以免发生检测结果不准确或白白检测、浪费检测资源的情况。优选地，当满足下述情况时，代表可以进行相应的故障检测：发动机处在一个稳定工况，即转速在一定范围内，且波动小于一定值，燃气喷射量在一定范围内且波动小于一定值，三元催化器上下游温度在一定范围内，上下游氧传感器准备就绪，发动机处在闭环控制状态，废气流量在一定范围内。

另外，在上述第四个实施例描述的计时过程中，若发现预设故障检测条件不满足或下游氧传感器的电压条件不满足(非低于第三预设阈值或高于第四预设限值)，则重新执行上述步骤200-202。

本发明第六个实施例提供了一种氧传感器故障检测装置，参见图7，所述装置包括：第一获取单元71、第二获取单元72和确定单元73；

所述第一获取单元71，用于获取第一预设时间段内氧传感器的多个电压值；

所述第二获取单元72，用于根据获取的电压值获取所述氧传感器的电压在所述第一预设时间段内的波动次数；

所述确定单元73，用于根据所述波动次数确定所述氧传感器是否发生故障。

进一步地，所述第二获取单元72，具体用于：

根据获取的电压值获取在所述第一预设时间段内，氧传感器的电压由小于或等于第一预设阈值变为大于第一预设阈值的次数，以及，氧传感器的电压由大于或等于第二预设阈值变为小于第二预设阈值的次数；其中，所述第二预设阈值小于或等于所述第一预设阈值。

本实施例所述的装置，可以用于执行上述第一个实施例所述的方法，其原理和技术效果类似，此处不再详述。

本发明第七个实施例提供了另一种氧传感器故障检测装置，所述装置用于对下游氧传感器的故障检测，参见图8，所述装置包括：判断单元81和确定单元82；

所述判断单元81，用于判断氧传感器的电压是否低于所述第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，

判断氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于所述第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值；

所述确定单元82，用于在所述判断单元确定所述氧传感器的电压低于第三预设阈值且低于所述第三预设阈值的时间超于第一时间阈值，或，确定所述氧传感器的电压高于所述第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间超过第二时间阈值时，确定所述氧传感器发生故障。

本实施例所述的装置，可以用于执行上述第四个实施例所述的方法，其原理和技术效果类似，此处不再详述。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种氧传感器故障检测方法，其特征在于，包括：

获取第一预设时间段内氧传感器的多个电压值，根据获取的电压值获取所述氧传感器的电压在所述第一预设时间段内的波动次数；根据获取的电压值获取在所述第一预设时间段内，氧传感器的电压由小于或等于第一预设阈值变为大于第一预设阈值的次数，以及，氧传感器的电压由大于或等于第二预设阈值变为小于第二预设阈值的次数；其中，所述第二预设阈值小于或等于所述第一预设阈值；

根据所述波动次数确定所述氧传感器是否发生故障；

所述氧传感器为上游氧传感器，其中，上游传感器为设置在三元催化器入口处的氧传感器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述波动次数确定所述氧传感器是否发生故障，包括：

若所述波动次数低于预设次数阈值，则确定所述氧传感器发生故障。

3.根据权利要求1～2任一项中所述的方法，其特征在于，在所述获取第一预设时间段内氧传感器的电压值之前，所述方法还包括：

判断是否满足预设故障检测条件；

相应地，在满足预设故障检测条件时，获取第一预设时间段内氧传感器的电压值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断是否满足预设故障检测条件，包括：

当满足以下条件中的一种或多种时，确定为满足所述预设故障条件：

发动机处于稳定工况、发动机处于闭环控制、废气流量处于第一预设范围和三元催化器上下游温度处于第二预设范围。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当在所述第一预设时间段内检测到不满足所述预设故障检测条件时，重新判断是否满足预设故障检测条件，并在确定满足所述预设故障检测条件时，获取第二预设时间段内氧传感器的电压值。

6.一种氧传感器故障检测方法，其特征在于，所述方法用于对下游氧传感器的故障检测，所述方法包括：

判断氧传感器的电压是否低于第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值；

若是，则确定所述氧传感器发生故障；

其中，所述下游氧传感器为设置在三元催化器出口处的氧传感器。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述判断氧传感器的电压是否低于第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值之前，所述方法还包括：

判断是否满足预设故障检测条件；

相应地，在满足预设故障检测条件时，判断氧传感器的电压是否低于第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值。

8.一种氧传感器故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：第一获取单元、第二获取单元和确定单元；

所述第一获取单元，用于获取第一预设时间段内氧传感器的多个电压值；

所述第二获取单元，用于根据获取的电压值获取所述氧传感器的电压在所述第一预设时间段内的波动次数；根据获取的电压值获取在所述第一预设时间段内，氧传感器的电压由小于或等于第一预设阈值变为大于第一预设阈值的次数，以及，氧传感器的电压由大于或等于第二预设阈值变为小于第二预设阈值的次数；其中，所述第二预设阈值小于或等于所述第一预设阈值；

所述确定单元，用于根据所述波动次数确定所述氧传感器是否发生故障；

所述氧传感器为上游氧传感器，其中，上游传感器为设置在三元催化器入口处的氧传感器。

9.一种氧传感器故障检测装置，其特征在于，所述装置用于对下游氧传感器的故障检测，所述装置包括：判断单元和确定单元；

所述判断单元，用于判断氧传感器的电压是否低于第三预设阈值且低于第三预设阈值的时间是否超于第一时间阈值，或，

判断氧传感器的电压是否高于第四预设阈值且高于所述第四预设阈值的时间是否超过第二时间阈值；

所述确定单元，用于在所述判断单元确定所述氧传感器的电压低于第三预设阈值且低于所述第三预设阈值的时间超于第一时间阈值，或，确定所述氧传感器的电压高于所述第四预设阈值且高于第四预设阈值的时间超过第二时间阈值时，确定所述氧传感器发生故障。