CN110821692A - 氧传感器诊断 - Google Patents

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Abstract

根据本文描述的技术方案的一个或多个实施方案，一种包括内燃机的机动车辆中的控制系统，包括氧传感器和用于诊断所述氧传感器的氧传感器诊断模块，该机动车辆包括内燃机。该氧传感器诊断包括针对所述氧传感器执行侵入式浓转稀诊断及检测稀转浓诊断事件。作为响应，该诊断包括针对所述氧传感器执行被动稀转浓诊断，该稀转浓诊断事件包括燃料增浓。

Description

氧传感器诊断
技术领域
本公开涉及一种氧传感器诊断技术，并且特别地涉及诊断用于控制内燃机的操作的氧传感器。
背景技术
用于内燃机的电子式发动机控制是众所周知的。这类控制可以控制发动机操作的各个方面，诸如控制空气流率、空燃比、点火提前量、燃料注入定时以及发动机启动与发动机运行之间的更复杂的过渡阶段。这类传感器测量空气流率和废气流中的氧浓度。此外，这类系统能够对用于感测发动机操作参数的各个传感器执行车载诊断过程。
发明内容
根据本文描述的技术方案的一个或多个实施方案，一种包括内燃机的机动车辆中的控制系统，包括氧传感器和用于诊断氧传感器的氧传感器诊断模块。氧传感器诊断包括针对氧传感器执行侵入式浓转稀诊断及检测稀转浓诊断事件。作为响应，诊断包括针对氧传感器执行被动稀转浓诊断，所述稀转浓诊断事件包括燃料增浓。
在一个或多个实例中，稀转浓事件是由对内燃机的排气系统中的催化器进行的催化器储氧控制引起的。可选地或此外，稀转浓事件是由一组事件中的至少一个事件引起的，所述一组事件包括机动车辆的操作人员踩压油门踏板、自动增大转矩请求和发动机离开减速燃料切断状态。
在一个或多个实例中，被动稀转浓诊断还包括确定在稀转浓事件期间注入的燃料量。响应于燃料量小于或等于预定阈值，注入额外量的燃料以便至少达到预定阈值。当检测到机动车辆的第一次减速时，执行侵入式浓转稀诊断，且当检测到机动车辆的第二次减速时，执行被动稀转浓诊断。
在一个或多个实例中，氧传感器在机动车辆的排气系统中的催化器的上游。可选地或此外，氧传感器在机动车辆的排气系统的催化器的下游。
根据一个或多个实施方案，一种用于内燃机的车载氧传感器诊断设备，包括用于诊断一个或多个氧传感器的控制器。氧传感器诊断包括针对氧传感器执行侵入式浓转稀诊断及检测稀转浓诊断事件。作为响应，诊断包括针对氧传感器执行被动稀转浓诊断，所述稀转浓诊断事件包括燃料增浓。
在一个或多个实例中，稀转浓事件是由对内燃机的排气系统中的催化器进行的催化器储氧控制引起的。可选地或此外，稀转浓事件是由一组事件中的至少一个事件引起的，所述一组事件包括机动车辆的操作人员踩压油门踏板、自动增大转矩请求和发动机离开减速燃料切断状态。
在一个或多个实例中，被动稀转浓诊断还包括确定在稀转浓事件期间注入的燃料量。响应于燃料量小于或等于预定阈值，注入额外量的燃料以便至少达到预定阈值。当检测到机动车辆的第一次减速时，执行侵入式浓转稀诊断，且当检测到机动车辆的第二次减速时，执行被动稀转浓诊断。
在一个或多个实例中，氧传感器在机动车辆的排气系统中的催化器的上游。可选地或此外，氧传感器在机动车辆的排气系统的催化器的下游。
根据一个或多个实施方案，一种用于诊断机动车辆中的内燃机的排气系统中的一个或多个氧传感器的计算机实施方法，包括针对氧传感器执行侵入式浓转稀诊断。所述方法还包括检测稀转浓诊断事件，及作为响应，针对氧传感器执行被动稀转浓诊断，所述稀转浓诊断事件包括燃料增浓。
在一个或多个实例中，稀转浓事件是由对内燃机的排气系统中的催化器进行的催化器储氧控制引起的。可选地或此外，稀转浓事件是由一组事件中的至少一个事件引起的，所述一组事件包括机动车辆的操作人员踩压油门踏板、自动增大转矩请求和发动机离开减速燃料切断状态。
在一个或多个实例中，被动稀转浓诊断还包括确定在稀转浓事件期间注入的燃料量。响应于燃料量小于或等于预定阈值，注入额外量的燃料以便至少达到预定阈值。当检测到机动车辆的第一次减速时，执行侵入式浓转稀诊断，且当检测到机动车辆的第二次减速时，执行被动稀转浓诊断。
在一个或多个实例中，氧传感器在机动车辆的排气系统中的催化器的上游。可选地或此外，氧传感器在机动车辆的排气系统的催化器的下游。
结合附图，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点显而易见。
附图说明
其它特征、优点和细节仅以举例方式出现在以下详细描述中，该详细描述参考附图，在附图中：
图1描绘了示例性机动车辆的框图；
图2描绘了包括两个侵入式测试事件(即第一侵入式测试和第二侵入式测试)的氧传感器诊断；
图3描绘了根据一个或多个实施方案的、包括第一侵入式测试和第二被动(非侵入式)测试的氧传感器诊断；以及
图4A和图4B示出根据一个或多个实施方案的用于执行氧传感器诊断的方法的流程图，该诊断包括第一侵入式测试和第二被动(非侵入式)测试。
具体实施方式
以下描述实质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应理解，贯穿附图，对应附图标记指示类似或对应部件及特征件。如本文所使用，术语模块指代处理电路，该处理电路可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的(共享、专用或群组)处理器与存储器模块、组合逻辑电路和/或提供所描述功能性的其它适合组件。
图1描绘了示例性机动车辆10的框图。车辆10包括内燃机(发动机)110和排气系统120，该排气系统包括催化器装置125。车辆10还包括由处理单元140控制的一个或多个致动器130，该处理单元能够包括一个或多个电子控制单元(ECU)。处理单元140负责控制发动机110的操作，诸如发动机110产生的动力量。在一个或多个实例中，处理单元140包括闭合回路燃料控制模块142和氧传感器诊断模块144。氧传感器诊断模块144执行本文所描述的氧传感器诊断。应注意，来自氧传感器152和154的氧传感器信号输入闭合回路燃料控制模块142，以调节空燃比，从而控制发动机110的一个或多个排放。氧传感器诊断将确保信号的有效性，以便满足政府规范要求。
处理单元140基于闭合回路燃料控制确定发动机110的空燃比，并控制致动器130将对应量的空气和/或空气燃料混合物105注入到发动机110。发动机110产生废气115，该废气由排气系统120接收并处理以减少排放。废气115之后被释放到大气中。
闭合回路燃料控制是基于包括来自氧传感器152和154的测量的一个或多个传感器测量结果而执行的，用于确定注入到发动机110的空气燃料混合物105。在一个或多个实例中，氧传感器包括前部氧传感器152和后部氧传感器154。前部氧传感器152在催化器装置125的上游，而后部氧传感器154在催化器装置125的下游。应注意，车辆10能够包括额外的传感器，诸如气流传感器170、检测车辆10的操作人员是否要求进行加速操纵的油门踏板传感器160。如果操作人员要求进行加速操纵，那么可以在减速燃料切断(DFCO)事件之后增大待注入发动机110的空气燃料混合物105的空燃比。
处理单元140负责对各个传感器执行车载诊断过程。具体来说，关于能够用于确定发动机110的适当空燃比的氧传感器的性能，各种氧传感器诊断方法众所周知。例如，已知的是在车辆减速期间两次扰乱或改变空燃比(即，第一侵入式事件和第二侵入式事件)，并且随后感测对应于两个侵入式事件的废气氧传感器的电压输出。在一个或多个实例中，然后将两个氧传感器测量结果用于确定氧传感器152或154是否产生了故障/错误，以及在错误的情况下，是否已通知车辆10的操作人员。
这种扰乱为侵入式任务并且可能有不期望的副作用。例如，扰乱使DFCO操作中断。此外，扰乱导致燃料效率降低并且对车辆减速期间的驾驶质量有负面影响。通过消除对针对氧传感器诊断要执行的燃料增浓事件的请求，本文所描述的技术解决方案解决了这些技术挑战。相应地改进了排放，诸如CO2排放。此外，不会使DFCO中断，从而导致了驾驶质量的改进。本文所描述的技术解决方案因此有助于改进由车辆10执行的氧传感器诊断，这继而改进车辆10的性能。
图2描绘了包括两个侵入式测试事件(即第一侵入式测试210和第二侵入式测试220)的现有的氧传感器诊断。当检测到车辆减速事件时，执行第一侵入式测试210，并且第一侵入式测试被称为浓转稀侵入式测试。此外，在第一侵入式测试之后立即执行第二侵入式测试220，并且第二侵入式测试被称为稀转浓侵入式测试。
图2还分别展示氧传感器诊断期间的燃料流量205和车辆速度215的曲线图。此外，图2展示前部氧测量曲线图225和后部氧测量曲线图235，以分别表示来自前部氧传感器152和后部氧传感器154的测量结果。使用用于浓转稀诊断和稀转浓诊断的已知诊断技术来分别分析第一侵入式测试210的时段和第二侵入式测试220的时段期间的氧传感器测量结果。两次诊断，即浓转稀诊断和稀转浓诊断的结果用于确定氧传感器是否产生错误。可以看出，中断DFCO事件以执行第二侵入式测试220(如车辆速度215的曲线图所示，车辆10正在减速)。此外，就第二侵入式测试220执行燃料注入230。因此，如本文所描述，发动机110的性能可能通过以这种方式执行的氧传感器诊断而降低。
图2还描绘在催化器储氧控制(COSC)期间发生的燃料增浓事件240。本文所描述的技术解决方案使用COSC事件240替代第二侵入式测试220来执行稀转浓性能诊断。COSC事件240能够使用油门踏板传感器160(图1)、气流传感器170或其它已知技术来检测。例如，当操作人员踩压车辆的油门踏板时，油门踏板传感器160指示发动机DFCO事件后的浓燃料事件的发生。可选地或此外，COSC事件240能够使用气流传感器170来检测。可以使用已知技术来执行使用一个或多个传感器测量结果/信号对COSC事件的检测。
图3描绘了根据一个或多个实施方案的氧传感器诊断。如上文所描述执行第一侵入式测试210，以执行浓转稀诊断。然而，不立即执行第二侵入式测试，而是当检测到COSC事件240时为稀转浓诊断执行被动测试310。氧传感器诊断模块144利用在被动测试310之前的第一侵入式测试210来执行氧传感器诊断，第一侵入式测试与被动测试之间为由车辆操作人员控制的车辆减速时段300。例如，COSC事件240可能由操作人员踩压油门踏板或处理单元140增大转矩请求而引起；或者当DFCO事件结束时，处理单元140可以执行COSC事件240，以调节由催化器装置125存储的氧的量。例如，当处理单元140在巡航控制期间需要额外转矩来增大车辆速度(而无需驾驶员使用油门或用于请求转矩的任何其它方法)时，可能接收到自动转矩增加请求。通过去除执行第二侵入式测试220所需要的第二燃料增浓事件，DFCO不会被中断，因此改进了发动机110的性能。
能够对分离的减速事件执行用于浓转稀诊断的第一侵入式测试210和用于稀转浓诊断的被动测试310，而不是捆绑在一起执行(图2)。这在稀转浓诊断由于(例如)低催化器温度、低车辆速度、高空气流率或其它预定条件而异常中止的情况下，降低了用两个测试重新运行整个诊断的可能性。第一侵入式测试210的结果能够相对于被动测试310独立地执行。
图4A和图4B示出根据一个或多个实施方案的用于执行氧传感器诊断的方法400的流程图；诊断包括第一侵入式测试和第二被动(非侵入式)测试。一旦满足预定条件，即尝试将方法400在车辆10的每个关键循环中运行一次。该等条件能够包括废气流的特定温度水平、特定空燃比、特定车辆速度、特定测量减速度等等。
方法400包括在410处确定是否能够执行氧传感器诊断测试，该氧传感器诊断测试为第一侵入式测试210或被动测试310。该确定包括检测车辆10是否处于减速中，以及是否符合其它这类诊断条件。该减速能够使用一个或多个传感器通过监测空气流率和油门踏板位置来检测。其它已知技术也能够用于检测车辆减速。可以用于启动氧传感器诊断测试的其它条件可能包括催化器装置125、废气115或任何其它组件的温度。可以监测额外的条件以确定是否能够启动氧传感器诊断测试。在满足条件之前，处理单元140等待执行氧传感器诊断。应注意，在第一侵入式测试210完成之前不执行被动测试310，如进一步描述那样。
一旦满足诊断条件，方法400进一步包括在420处确定是否能够跳过第一侵入式测试210。只有在已完成第一侵入式测试210时能够跳过第一侵入式测试210。在450和455处，在第一侵入式测试210或被动测试310异常中止的情况下，则可能发生这种情况。测试可能由于低催化器温度、低车辆速度或其它这类预定条件而异常中止。如果第一侵入式测试210异常中止(450)，那么重复方法400，且在方法400的后续执行期间，再次启动第一侵入式测试210。可选地，如果第一侵入式测试210完成(未异常中止)且被动测试310异常中止(455)，那么在方法400的后续执行期间，跳过第一侵入式测试210。应注意，如所描绘的，第一侵入式测试210和被动测试310包括多个操作，且测试可能在一个或多个操作中的任一个期间异常中止(450/455)。除非第一侵入式测试210异常中止(在450处)，否则在438处继续执行第一侵入式测试210，直至完成为止；且类似地，除非被动测试310异常中止(在455处)，否则在448处继续执行被动测试310，直至完成为止。
第一侵入式测试210包括在432处将一个或多个指令/请求发送到对应组件。这些请求包括阻止由于车辆减速而正在发生的DFCO事件的请求。这些请求进一步包括锁定变矩器。此外，发送请求以引起燃料增浓。第一侵入式测试210进一步包括在434处执行后部氧传感器154的浓电压测试。
此外，在435处请求DFCO事件。第一侵入式测试210进一步包括在436处检查各个参数以确定氧传感器152和154是否发生错误。如果前部氧传感器152处的氧气增浓(测量信号超出预定阈值)，那么针对前部氧传感器152和后部氧传感器154均执行浓转稀测试。在一个或多个实例中，处理单元140还执行用于测试催化器装置125的催化器诊断。此外，针对后部氧传感器154执行稀电压测试。在438处，一旦完成第一侵入式测试210，从控制模块142去除氧传感器诊断模块144的所有请求，且氧传感器诊断模块144在当前关键循环期间将第一侵入式测试210标记为已完成。
方法400进一步包括在440处执行被动测试310。执行被动测试310包括在442处被动地监测系统以满足诊断条件。在444处，处理单元140监测是否发生诊断条件以便启动稀转浓诊断。诊断条件由COSC事件240(图2)表示。例如，检测到的诊断条件包括：操作人员踩压油门踏板，或系统增大转矩请求，或DFCO结束等等。这种条件是基于来自一个或多个传感器(诸如油门踏板传感器160、气流传感器170等等)的信号而检测的。
此外，被动测试310包括在445处，在需要时紧接着催化器储氧控制进行额外燃料增浓。例如，测量所注入的燃料量，且如果燃料量小于预定阈值，那么注入额外的燃料以使注入的燃料总量至少达到预定阈值。
该方法进一步包括在446处使用氧传感器测量结果执行稀转浓诊断。针对前部氧传感器152和后部氧传感器154执行诊断。诊断包括比较氧传感器测量结果与预定值。如果来自氧传感器152、154的测量值未基本上匹配对应预定值，那么认为氧传感器152、154出错。在一个或多个实例中，产生通知并将该通知提供给车辆10的操作人员。例如，所述通知可能包括识别出错的氧传感器152、154的车载诊断(OBD)代码。在448处，一旦完成被动测试310，去除氧传感器诊断模块144的所有请求，且氧传感器诊断模块144在当前关键循环期间将氧传感器诊断(包括第一侵入式测试和被动测试310)标记为已完成。
本文所描述的技术解决方案提供减少内燃机的CO2排放的OBD顺应式氧传感器诊断方法。本文所描述的技术解决方案去除通常针对车载氧传感器诊断执行的至少两个侵入式燃料增浓事件中的一个，而且替代地使用现有燃料增浓事件(例如COSC)以执行被动氧传感器诊断。通过去除第二侵入式燃料增浓事件，改进(减少)了CO2排放。此外，通过去除第二侵入式燃料增浓事件，DFCO不被中断，从而改进了驾驶质量。此外，能够对来自诊断的被动部分的单独减速事件执行诊断的第一侵入式部分，降低了重新运行整个诊断的可能性；而现有的诊断则需要重新运行并且总是将第一侵入式测试210与第二侵入式测试220捆绑在一起。另外，本文所描述的技术解决方案消除了诊断执行期间对驾驶质量的负面影响。因此，通过对CO2排放、燃料经济性和车辆减速期间的驾驶质量产生可测量的影响，本文所描述的技术解决方案解决了现存车载氧传感器诊断的技术挑战。
应注意，可以针对汽油类内燃机或针对如本文描述的、使用包括氧传感器的排气系统排放控制装置的其它替代燃料(如E85)，执行本文的技术解决方案。
虽然已经参考示例性实施方案描述以上公开内容，但本领域的技术人员应理解，在不脱离所述公开内容的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以用等效物取代其元件。另外，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导而不脱离其基本范围。因此，本公开并不旨在限于所公开的特定实施方案，而是包括落入其范围中的所有实施方案。

Claims (10)

1.一种包含内燃机的机动车辆中的控制系统，所述控制系统包括：
氧传感器；及
氧传感器诊断模块，配置成诊断所述氧传感器，所述氧传感器诊断包括：
针对所述氧传感器执行侵入式浓转稀诊断；以及
检测稀转浓诊断事件，及作为响应，针对所述氧传感器执行被动稀转浓诊断，所述稀转浓诊断事件包括燃料增浓。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述稀转浓事件是由对所述内燃机的排气系统中的催化器进行的催化器储氧控制引起的。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述稀转浓事件是由一组事件中的至少一个事件引起的，所述一组事件包括所述机动车辆的操作人员踩压油门踏板、自动增大转矩请求和发动机离开减速燃料切断状态。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述被动稀转浓诊断还包括：
确定在所述稀转浓事件期间注入的燃料量；及
响应于所述燃料量小于或等于预定阈值，注入额外量的燃料以便至少达到所述预定阈值。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中当检测到所述机动车辆的第一次减速时，执行所述侵入式浓转稀诊断，且当检测到所述机动车辆的第二次减速时，执行所述被动稀转浓诊断。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述氧传感器在所述机动车辆的排气系统中的催化器的上游。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述氧传感器在所述机动车辆的排气系统中的催化器的下游。
8.一种用于内燃机的车载氧传感器诊断设备，所述车载氧传感器诊断设备包括：
控制器，配置成诊断一个或多个氧传感器，所述氧传感器振动包括：
针对所述一个或多个氧传感器执行侵入式浓转稀诊断；
检测稀转浓诊断事件，及作为响应，针对所述一个或多个氧传感器执行被动稀转浓诊断，所述稀转浓诊断事件包括燃料增浓。
9.根据权利要求8所述的车载氧传感器诊断设备，其中所述稀转浓事件是由对所述内燃机的排气系统中的催化器进行的催化器储氧控制引起的。
10.根据权利要求8所述的车载氧传感器诊断设备，其中所述稀转浓事件是由一组事件中的至少一个事件引起的，所述一组事件包括机动车辆的操作人员踩压油门踏板、自动增大转矩请求和发动机离开减速燃料切断状态。
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