CN109057927A - 一种催化器储氧能力的计算方法 - Google Patents

一种催化器储氧能力的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种催化器储氧能力的计算方法，包括如下步骤，首先判断催化器的工作状态是否处于预设的催化器工作状态，若是，计算催化器启动加浓减稀功能后，催化器在减稀过程中的储氧能力OSC。本发明的优点在于：通过本方法可以较为准确的计算出储氧能力的对应值OSC，为车载诊断系统OBD的诊断提供数据基础；本方法可以直接运行在车载诊断系统OBD的控制器中，通过OBD自身的采集单元获取各种数据来计算OSC数值，实现成本简单。

Description

一种催化器储氧能力的计算方法
技术领域
本发明涉及汽车诊断领域，特别涉及催化器储氧能力诊断领域，具体的涉及一种催化器储氧能力的计算方法。
背景技术
车载自诊断系统OBD是一种在汽车上应运而生的自行诊断车辆状态的系统，也是一种有效的检测汽车排放污染物的即时检测技术。不仅可以对汽车排放污染物是否超标进行监控，也可以在排放超标时进行故障报警。催化器诊断作为OBD系统的重要成员时刻监控着催化器是否老化导致排放超标。
根据我国轻型汽车污染物排放限值及测量方法的法规不断升级，追求卓越排放对催化器老化程度检测已经非常严格。催化器诊断已经从振幅法向储氧能力法转变，单纯的依靠振幅法催化器诊断已经不能满足排放要求，在排放日益严格的法规下催化器储氧能力诊断法被逐渐使用，催化器储氧能力(oxygen storage capacity简称OSC)代表催化器的老化程度，是判断催化器老化的重要指标。因此催化器储氧能力的计算方法是OBD系统中催化器老化诊断的关键核心技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种催化器储氧能力的计算方法，用于计算出催化器的储氧能力进而判断出催化器的老化状态。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种催化器储氧能力的计算方法，包括如下步骤，首先判断催化器的工作状态是否处于预设的催化器工作状态，若是，计算催化器启动加浓减稀功能后，催化器在减稀过程中的储氧能力OSC。
减稀过程中的储氧能力的采用如下公式计算：
其中，k为空气中氧的质量百分比，T2为减稀过程开始时刻，T1为减稀过程完成时刻，ml为废气的质量流量，λ为空燃比。
T1为通过氧传感器检测到的对应的空燃比从浓跳变到λ＝1的时刻，T2为通过后氧传感器刚好检测到稀混合气的时刻。
若在减稀过程中，催化器的工作状态在预设的催化器工作状态之外，停止加浓减稀功能，同时停止OSC计算，已计算的OSC数值舍弃待重新满足条件后重新计算整个减稀过程中的OSC。
计算得到的储氧能力OSC数值与预设OSC阈值做比较，在小于预设OSC阈值时，发出报警提示催化器老化故障。
催化器的工作状态以催化器的工作温度和废气流量来判断，预设的催化器工作状态为预设的工作温度范围和废气流量范围对应的催化器工作状态，当工作温度、废气流量均在预设温度范围、预设废气流量范围时，此时判断催化器工作状态处于预设催化器的工作状态。
在计算储氧能力OSC的同时记录废气温度，计算得到的当前废气温度对应的储氧能力OSC数值。
预先设置废气温度与预设OSC阈值之间关系表，通过查表获知当前废气温度对应的预设OSC阈值，通过比较判断计算得到的催化器老化情况。
本发明的优点在于：通过本方法可以较为准确的计算出储氧能力，为车载诊断系统OBD的诊断提供数据基础；本方法可以直接运行在车载诊断系统OBD的控制器中，通过OBD自身的采集单元获取各种数据来计算OSC数值，实现成本简单；计算整个减稀完成过程中的储氧能力OSC可以更为准确的表征催化器的储氧能力，从而为判断老化情况提供判断数据。
附图说明
下面对本发明说明书及附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明催化器储能能力计算的加浓减稀过程逻辑流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
催化器具有储存氧的特性，在稀混合气阶段存储的氧用来氧化浓混合气时的CO和HC。随着催化器的老化，储氧能力逐渐下降排放开始上升，当排放达到一定限值时，法规中明确要求必须诊断出催化器故障。
本发明针对我国日益严格的轻型汽车污染物排放限值的法规，设计了完整的催化器储氧能力计算方案。
催化器储氧能力的计算方法，包括如下步骤，首先判断催化器的工作状态是否处于预设的催化器工作状态，若是，计算催化器启动加浓减稀功能后，催化器在减稀过程中的储氧能力OSC。
减稀过程中的储氧能力的采用如下公式计算：
其中，k为空气中氧的质量百分比，T2为减稀过程开始时刻，T1为减稀过程完成时刻，ml为废气的质量流量，λ为空燃比。
空气中氧的质量百分比为0.23，其公式即为：
T1、T2时刻通过氧传感器以及后氧传感器采集的数据来判断，氧传感器、后氧传感器检测得到的数值对应不同的λ，可以用预先标定的传感器数值与λ的对应关系来确定T1、T2；T1为通过氧传感器检测到的对应的空燃比从浓跳变到λ＝1的时刻，T2为通过后氧传感器刚好检测到稀混合气的时刻，如稀混合气体对应的传感器输出电压值一般为0.45V，依次信号来确定T2的时刻。
若在减稀过程中，催化器的工作状态在预设的催化器工作状态之外，停止加浓减稀功能，同时停止OSC计算，已计算的OSC数值舍弃待重新满足条件后重新计算整个减稀过程中的OSC。因为计算得OSC必须是减稀整个完整的过程测得的数据，否则不准确，因此当出现异常状态时，加浓减稀功能停止关闭，此时计算得到的OSC并不完全，所以舍弃，待下一次满足条件后重新计算整个减稀过充中的OSC值。
计算得到的储氧能力OSC数值与预设OSC阈值做比较，在小于预设OSC阈值时，发出报警提示催化器老化故障。通过预先标定的临界催化器OSC阈值可以方便的判断催化器的老化情况。
催化器的工作状态以催化器的工作温度和废气流量来判断，预设的催化器工作状态为预设的工作温度范围和废气流量范围对应的催化器工作状态，当工作温度、废气流量均在预设温度范围、预设废气流量范围时，此时判断催化器工作状态处于预设催化器的工作状态。此预设的工作温度范围、废气流量范围为催化器工作的最佳状态，由催化器生产厂家提供参数依据。
在计算储氧能力OSC的同时记录废气温度，计算得到的当前废气温度和废气流量对应的储氧能力OSC数值。由于OSC与温度和废气流量有关，因此计算得的数据是该温度和废气流量下对应的OSC数值，在计算时一并监控温度数据。预先设置废气温度，废气流量与预设OSC阈值之间关系表，通过查表获知当前废气温度和废气流量对应的预设临界催化器OSC阈值，通过比较判断计算得到的催化器是否老化情况。
催化器主动加浓减稀的实现：如果催化器本身还具有较大的储氧量，浓稀跳变的混合气不会从催化器后溢出，后氧不会振荡或没有比较稳定的振幅，此时就需要利用主动加浓减稀直接测量储氧量的方法来对催化器进行监测。如图1设计了4个状态：计算的初始状态(加浓减稀处于关闭状态)、主动加浓功能开启、主动减稀功能开启、储氧能力测量结束。计算OSC数值的阶段即为在主动减稀功能开启后，整个完整的减稀过程。
满足OSC计算的条件即主动加浓减稀开启的条件，计算催化器储氧能力首先要保证催化器在最佳的工作环境下，也就是催化器工作的温度和废气流量都在催化器本身设计的最佳工作状态下，最佳状态对应的温度、废气流量均有厂家预设。当催化器的温度和废气流量满足催化器最佳工作状态时开启主动加浓。判断催化器里确实已经没有氧含量时加浓结束进入主动减稀状态，当减稀到催化器储氧能力已经达到当前最大储氧能力便减稀结束，计算整个完整的减稀开始到减稀过程结束的OSC数值；无论是在任何状态下一旦催化器超出最佳工作状态便会进入初始状态关闭加浓减稀，若此时整个减稀过程未结束而直接关闭加浓减稀功能，此时计算的OSC并不完整，数据舍弃，待下次重新计算完整减稀过程中的OSC数值。
催化器储氧能力OSC计算公式设计：
其中OSC实际就是在减稀过程中测得的储氧量，0.23为空气中氧的质量百分比，T1为氧传感器刚好从浓跳变到λ＝1的时刻，T2为后氧传感器刚好检测到稀混合气的时刻，ml为废气的质量流量，λ为空燃比。
催化器储氧能力与温度相关，计算得每一个OSC数值实际上是对应温度和废气流量下的OSC，当前催化器温度直接影响储氧能力的大小，所以要在不同催化器温度和废气流量点对储氧能力进行计算修正。在催化器加浓减稀的状态转移下，从中找到OSC计算公式中T1和T2时刻，记录废气温度、空燃比λ和废气质量流量ml，此时废气温度、和废气流量对应的OSC的计算结果就是当前催化器储氧能力。然后根据预设温度、废气流量与OSC阈值的对应关系，获取该温度对应的OSC阈值，通过与该阈值的对比判断老化故障，当小于阈值时，此时储氧能力达不到要求，会造成污染排放不达标，此时判定催化器处于老化状态，故障报警。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种催化器储氧能力的计算方法，其特征在于：包括如下步骤，首先判断催化器的工作状态是否处于预设的催化器工作状态，若是，计算催化器启动加浓减稀功能后，催化器在减稀过程中的储氧能力OSC。
2.如权利要求1所述的一种催化器储氧能力的计算方法，其特征在于：减稀过程中的储氧能力的采用如下公式计算：
其中，k为空气中氧的质量百分比，T2为减稀过程开始时刻，T1为减稀过程完成时刻，ml为废气的质量流量，λ为空燃比。
3.如权利要求2所述的一种催化器储氧能力的计算方法，其特征在于：T1为通过氧传感器检测到的对应的空燃比从浓跳变到λ＝1的时刻，T2为通过后氧传感器刚好检测到稀混合气的时刻。
4.如权利要求1-3任一所述的一种催化器储氧能力的计算方法，其特征在于：若在减稀过程中，催化器的工作状态在预设的催化器工作状态之外，停止加浓减稀功能，同时停止OSC计算，已计算的OSC数值舍弃待重新满足条件后重新计算整个减稀过程中的OSC。
5.如权利要求1-3任一所述的一种催化器储氧能力的计算方法，其特征在于：计算得到的储氧能力OSC数值与预设OSC阈值做比较，在小于预设OSC阈值时，发出报警提示催化器老化故障。
6.如权利要求1-3任一所述的一种催化器储氧能力的计算方法，其特征在于：催化器的工作状态以催化器的工作温度和废气流量来判断，预设的催化器工作状态为预设的工作温度范围和废气流量范围对应的催化器工作状态，当工作温度、废气流量均在预设温度范围、预设废气流量范围时，此时判断催化器工作状态处于预设催化器的工作状态。
7.如权力要求1-3任一所述的一种催化器储氧能力的计算方法，其特征在于：在计算储氧能力OSC的同时记录废气温度，计算得到的当前废气温度对应的储氧能力OSC数值。
8.如权利要求7所述的一种催化器储氧能力的计算方法，其特征在于：预先设置废气温度与预设OSC阈值之间关系表，通过查表获知当前废气温度对应的预设OSC阈值，通过比较判断计算得到的催化器老化情况。
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