CN110848009A - 开关氧传感器可信性的诊断方法及发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆检测技术领域，具体涉及一种开关氧传感器可信性的诊断方法及发动机。本发明所述的诊断方法包括以下步骤：判断开关氧传感器诊断的启动条件；判断发动机是否处于运转状态且未进行燃料喷射；计算开关氧传感器的电压从V1下降至V2所用的响应时间；将计算出的响应时间与初始响应时间进行加权滤波处理，得到最终响应时间T1；比较最终响应时间T1与标定的理论响应时间T2，根据比较结果判断开关氧传感器的可信性。根据本发明的开关氧传感器可信性的诊断方法，能够根据排气管中氧含量由浓变稀的响应时间判断开关氧传感器的可信性，无需主动调节过量空气系数对开关氧传感器的可信性进行诊断，保证排气中氨的正常排放，减少空气污染。

Description

开关氧传感器可信性的诊断方法及发动机
技术领域
本发明属于车辆检测技术领域，具体涉及一种开关氧传感器可信性的诊断方法及发动机。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
在使用三元催化转化器以减少排气污染的发动机上，开关氧传感器是必不可少的元件之一。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装开关氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向发动机管理单元发出反馈信号，再由它控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。
发动机管理单元根据来自开关氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制燃气进气量。但是，如果开关氧传感器出现故障，输出的电压异常，发动机管理单元就不能精确地控制空燃比，使得尾气排放超标，同时，还会使发动机工况恶化，导致怠速熄火，发动机运转失准等各种故障。因此，非常有必要对开关氧传感器进行故障诊断。
现阶段一般通过主动调节过量空气系数从而诊断开关氧传感器的可信性，过量空气系数是指实际供给燃料燃烧的空气量与理论空气量之比，然而主动调节过量空气系数会影响氨的正常排放量，从而造成空气的污染。
发明内容
本发明的目的是至少解决采用主动调节过量空气系数的方法进行开关氧传感器诊断的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面提出了一种开关氧传感器可信性的诊断方法，所述诊断方法包括以下步骤：
判断开关氧传感器诊断的启动条件；
根据开关氧传感器诊断的启动条件满足的判断结果，判断发动机是否处于运转状态且未进行燃料喷射；
根据发动机处于运转状态且未进行燃料喷射的判断结果，计算开关氧传感器的电压从V1下降至V2所用的响应时间，其中，V1为混合气第一浓度时的开关氧传感器的电压临界值，V2为混合气第二浓度时的开关氧传感器的电压临界值，所述混合气第一浓度高于所述混合气第二浓度；
将计算出的响应时间与存储于EEPROM中的初始响应时间进行加权滤波处理，得到最终响应时间T1；
比较最终响应时间T1与标定的理论响应时间T2，根据比较结果判断开关氧传感器的可信性。
根据本发明的开关氧传感器可信性的诊断方法，通过判断开关氧传感器诊断的启动条件，当发动机处于运转状态且为进行燃料喷射时，计算开关氧传感器的电压从V1下降至V2所用的响应时间，即排气管中氧含量由浓变稀的响应时间，并进一步将计算出的响应时间与初始响应时间进行加权滤波处理，得到最终响应时间，并将最终响应时间与理论响应时间相对比，从而判断开关氧传感器的可信性，无需主动调节过量空气系数对开关氧传感器的可信性进行诊断，保证排气中氨的正常排放，减少空气污染。
另外，根据本发明的送风设备，还可具有如下附加的技术特征：
根据最终响应时间T1大于标定的理论响应时间T2的比较结果，确定开关氧传感器不可信的故障。
在本发明的一些实施方式中，
比较接收到的开关氧传感器温度与预设的开关氧传感器温度；
比较接收到的发动机温度与预设的发动机温度；
比较接收到的发动机进气温度与预设的发动机进气温度；
比较接收到的催化器温度与预设的催化器温度；
比较接收到的发动机运行时间与预设的发动机运行时间；
比较接收到的发动机转速与预设的发动机转速。
在本发明的一些实施方式中，所述预设的开关氧传感器温度为700℃～800℃，根据接收到的开关氧传感器的温度处于700℃～800℃范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
在本发明的一些实施方式中，所述预设的发动机温度为75℃～95℃，根据接收到的发动机温度处于75℃～95℃范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
在本发明的一些实施方式中，所述预设的发动机进气温度为10℃～45℃，根据接收到的发动机进气温度处于10℃～45℃范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
在本发明的一些实施方式中，所述预设的催化器温度为500℃～800℃，根据接收到的催化器温度处于500℃～800℃范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
在本发明的一些实施方式中，所述预设的发动机运行时间大于5min，根据接收到的发动机运行时间大于5min的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件；并且/或者，所述预设的发动机转速为1000r/min～1600r/min，根据接收到的发动机转速处于1000r/min～1600r/min范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
在本发明的一些实施方式中，所述V1为0.6V且所述V2为0.3V，并且/或者所述EEPROM中的初始响应时间为上一次处于标定的理论响应时间内的最终响应时间。
本发明的另一方面还提出了一种发动机，所述发动机具有三元催化器以及开关氧传感器，所述开关氧传感器用于测量所述三元催化器下游的排气管中废气的氧含量，所述发动机具有控制器，所述控制器用于实施根据上述任一项所述的开关氧传感器可信性的诊断方法。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。其中：
图1为本实施方式中开关氧传感器可信性的诊断方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
图1为本实施方式中开关氧传感器可信性的诊断方法的流程图。如图1所示，本发明提出了一种开关氧传感器可信性的诊断方法，该诊断方法包括以下步骤：
判断开关氧传感器诊断的启动条件；
根据开关氧传感器诊断的启动条件满足的判断结果，判断发动机是否处于运转状态且未进行燃料喷射；
根据发动机处于运转状态且未进行燃料喷射的判断结果，计算开关氧传感器的电压从V1下降至V2所用的响应时间，其中，V1为混合气第一浓度时的开关氧传感器的电压临界值，V2为混合气第二浓度时的开关氧传感器的电压临界值，所述混合气第一浓度高于所述混合气第二浓度；
将计算出的响应时间与存储于EEPROM中的初始响应时间进行加权滤波处理，得到最终响应时间T1；
比较最终响应时间T1与标定的理论响应时间T2，根据比较结果判断开关氧传感器的可信性。
根据本发明的开关氧传感器可信性的诊断方法，通过判断开关氧传感器诊断的启动条件，当发动机处于运转状态且为进行燃料喷射时，计算开关氧传感器的电压从V1下降至V2所用的响应时间，即排气管中氧含量由浓变稀的响应时间，并进一步将计算出的响应时间与初始响应时间进行加权滤波处理，得到最终响应时间，并将最终响应时间与理论响应时间相对比，从而判断开关氧传感器的可信性，无需主动调节过量空气系数对开关氧传感器的可信性进行诊断，保证排气中氨的正常排放，减少空气污染。
在本发明的一些实施方式中，判断开关氧传感器诊断的启动条件包括以下步骤：
比较接收到的开关氧传感器温度与预设的开关氧传感器温度；
比较接收到的发动机温度与预设的发动机温度；
比较接收到的发动机进气温度与预设的发动机进气温度；
比较接收到的催化器温度与预设的催化器温度；
比较接收到的发动机运行时间与预设的发动机运行时间；
比较接收到的发动机转速与预设的发动机转速。
具体地，当开关氧传感器加热完成后，即开关氧传感器温度达到一定值时，发动机温度、发动机进气温度、催化器温度、发动机运行时间和发动机转速均处于标定范围内时，且开关氧传感器未发生错误等条件情况下，开始对开关氧传感器进行诊断。
在本发明的实施方式中，当开关氧传感器温度处于700℃～800℃，发动机温度处于75℃～95℃，发动机进气温度处于10℃～45℃，催化器温度处于500℃～800℃，发动机运行时间超过5min时且发动机转速处于1000r/min～1600r/min时，才会开始对开关氧传感器进行诊断。
通过限制发动机温度、发动机进气温度、催化器温度、发动机运行时间和发动机转速等条件保证氧含量由浓变稀过程的响应时间的一致性，减小诊断误差。
当对开关氧传感器进行诊断时，需对发动机的状态进行诊断，当发动机处于overrun(发动机不喷油/燃气，发动机保持运转状态，主要发生在车辆下坡或高速运转时突然收回油门)状态时，即发动机处于运转状态且不进行燃料喷射时，计算开关氧传感器的电压从V1下降至V2所用的响应时间。其中，V1为混合气浓度高时的开关氧传感器的电压临界值，V2为混合气浓度低时的开关氧传感器的电压临界值。由于发动机处于进入Overrun状态时，发动机的进气为纯空气，流经排气管的气体主要为空气，排气管中的氧含量由浓变稀，开关氧传感器的电压值会从一个较大值降到一个较小值。本实施方式中，当开关氧传感器的电压值大于0.6V时一般为浓状态，当开关氧传感器的电压值小于0.3V时一般为稀状态，介于两者之前为过渡状态。
当电压值处于0.6V时作为一次诊断的开始时间，当电压值降到0.3V时作为一次诊断的结束时间，将此期间的时间段作为开关氧传感器的响应时间。为了保证响应时间的准确性，提高开关氧传感器的诊断效果，将计算的响应时间与EEPROM(电可擦除只读存储器)中的存储的初始响应时间相结合并进行加权滤波处理，从而得到本次诊断的最终响应时间T1。EEPROM即电可擦除只读存储器，用于存储掉电需要保存的数据。
原始数据的滤波处理主要是去掉原始数据中的随机误差，以提高数据质量。在本发明的一些实施方式中，将计算后的响应时间和EPROM中存储的初始响应时间共同输入至加权滤波器中，从而对计算后的响应时间和初始响应时间进行加权滤波处理，提高最终响应时间T1的精确度。
将最终响应时间T1与标定的理论响应时间T2相对比，判断开关氧传感器的可信性。当最终响应时间T1大于等于标定的理论响应时间T2时，则判断开关氧传感器发生故障，需更换开关氧传感器。当最终响应时间T1小于标定的理论响应时间T2时，则判断开关氧传感器正常，可继续使用，并持续对开关氧传感器进行诊断。同时，将最终响应时间T1记录于EEPROM中，作为存储时间与下一次开关氧传感器诊断的响应时间进行加权处理。
其中，标定的理论时间T2为处于正常工作状态的开关氧传感器的电压值从0.6V降到0.3V时所需的时间。
如果当发动机处于overrun状态时且电压未降到0.3V前，开关氧传感器诊断的启动条件中的任一条不满足启动条件时，则认为未完成一次诊断，还需重新进行启动条件的判断，并不更新最终响应时间。
本发明的另一方面还提出了一种发动机，该发动机具有三元催化器以及开关氧传感器，开关氧传感器用于测量三元催化器下游的排气管中废气的氧含量，该发动机具有控制器，控制器用于实施根据上述任一实施方式中的开关氧传感器可信性的诊断方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种开关氧传感器可信性的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
判断开关氧传感器诊断的启动条件；
根据开关氧传感器诊断的启动条件满足的判断结果，判断发动机是否处于运转状态且未进行燃料喷射；
根据发动机处于运转状态且未进行燃料喷射的判断结果，计算开关氧传感器的电压从V1下降至V2所用的响应时间，其中，V1为混合气第一浓度时的开关氧传感器的电压临界值，V2为混合气第二浓度时的开关氧传感器的电压临界值，所述混合气第一浓度高于所述混合气第二浓度；
将计算出的响应时间与存储于EEPROM中的初始响应时间进行加权滤波处理，得到最终响应时间T1；
比较最终响应时间T1与标定的理论响应时间T2，根据比较结果判断开关氧传感器的可信性。
2.根据权利要求1所述的开关氧传感器可信性的诊断方法，其特征在于，根据最终响应时间T1大于标定的理论响应时间T2的比较结果，确定开关氧传感器不可信的故障。
3.根据权利要求1所述的开关氧传感器可信性的诊断方法，其特征在于，所述判断开关氧传感器诊断的启动条件包括以下步骤：
比较接收到的开关氧传感器温度与预设的开关氧传感器温度；
比较接收到的发动机温度与预设的发动机温度；
比较接收到的发动机进气温度与预设的发动机进气温度；
比较接收到的催化器温度与预设的催化器温度；
比较接收到的发动机运行时间与预设的发动机运行时间；
比较接收到的发动机转速与预设的发动机转速。
4.根据权利要求3所述的开关氧传感器可信性的诊断方法，其特征在于，所述预设的开关氧传感器温度为700℃～800℃，根据接收到的开关氧传感器的温度处于700℃～800℃范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
5.根据权利要求2所述的开关氧传感器可信性的诊断方法，其特征在于，所述预设的发动机温度为75℃～95℃，根据接收到的发动机温度处于75℃～95℃范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
6.根据权利要求2所述的开关氧传感器可信性的诊断方法，其特征在于，所述预设的发动机进气温度为10℃～45℃，根据接收到的发动机进气温度处于10℃～45℃范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
7.根据权利要求2所述的开关氧传感器可信性的诊断方法，其特征在于，所述预设的催化器温度为500℃～800℃，根据接收到的催化器温度处于500℃～800℃范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
8.根据权利要求2所述的开关氧传感器可信性的诊断方法，其特征在于，所述预设的发动机运行时间大于5min，根据接收到的发动机运行时间大于5min的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件；并且/或者，所述预设的发动机转速为1000r/min～1600r/min，根据接收到的发动机转速处于1000r/min～1600r/min范围内的比较结果，确认满足开关氧传感器诊断的启动条件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的开关氧传感器可信性的诊断方法，其特征在于，所述V1为0.6V且所述V2为0.3V，并且/或者所述EEPROM中的初始响应时间为上一次处于标定的理论响应时间内的最终响应时间。
10.一种发动机，所述发动机具有三元催化器以及开关氧传感器，所述开关氧传感器用于测量所述三元催化器下游的排气管中废气的氧含量，其特征在于，所述发动机具有控制器，所述控制器用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的开关氧传感器可信性的诊断方法。
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