CN112761765A - 基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及后氧传感器检测技术领域，具体地说是基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法。本发明同现有技术相比，通过主动断油实现了后氧传感器响应性监测功能及在用监测频率IUPR功能，解决了增程式动力汽车无法进行后氧传感器浓到稀反应慢检测的问题。本发明只需一次断油，氧流量积分即可超过阈值，更易满足在用监测频率IUPR的要求，避免了多次断油对发电功率带来影响，利用较少的断油次数满足法规的诊断要求，且在WLTC排放循环也能维持法规要求的电量平衡。

Description

基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法
技术领域
本发明涉及后氧传感器检测技术领域，具体地说是基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法。
背景技术
在排气传感器中，后氧传感器对混合气闭环修正，尤其是催化器的性能的监测起着至关重要的作用。由于催化器的老化状态可通过储氧量来评价，而储氧量的计算准确度很大程度取决于后氧传感器的响应性能。如果后氧传感器响应迟缓，则会导致储氧量计算偏大，进而导致催化器故障延迟报出。催化器故障不能及时报出，可能导致汽车尾气排放污染物浓度超过国六排放法规的OBD限值。
国六排放法规细化了氧传感器故障要求与故障标准，明确了后氧传感器的故障标准如下：其中J4.7.2.2（C）用于其它监测的传感器性能诊断的要求（i）当传感器的输出电压、振幅、活性或其他参数已经不能“足够”满足用于其他监测目的，如催化器监测，的性能要求时，OBD系统应检测出氧传感器故障。（ii）对技术上不能完全满足（i）要求的系统或部件，OBD系统应至少在如减速断油的断油时，检测到由浓到稀的慢响应故障。如浓混合气状态（如0.7V）开始断油，到稀混合气状态（如0.1V）的过程中传感器的响应时间。
断油后排气中的氧浓度由浓到稀，后氧传感器感知的电压信号也由高到低；断油时，正常后氧电压信号1与浓到稀反应慢电压信号2对比如图1所示。
目前，现有的系统具有采用被动断油诊断后氧传感器电压由浓到稀反应慢的诊断功能。但存在问题是：对于增程式动力汽车，发动机不直接作为动力源而是作为发电机，其运行的工况没有断油工况，后氧传感器电压信号长期处于浓端；故而该诊断功能不能实现，无法满足国六法规的要求。国六法规对混合动力车辆的后氧传感器的在用监测频率IUPR要求是不低于0.1，现有的系统方案无法满足法规要求。
因此，需要设计基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，以解决增程式动力汽车无法进行后氧传感器浓到稀反应慢检测的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，以解决增程式动力汽车无法进行后氧传感器浓到稀反应慢检测的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，包括如下步骤：步骤1，发动机管理系统EMS根据使能条件判断是否满足诊断条件，如满足则进行步骤2，如不满足则诊断结束；步骤2，整车控制器VCU接收发动机管理系统EMS发出的诊断条件满足信号，并判断是否需要断油，如需要断油则将断油请求发送给发动机管理系统EMS并进行步骤3，如不需要断油则诊断结束；步骤3，发动机管理系统EMS主动触发断油，同时，整车控制器VCU控制电机对发动机倒拖并维持发动机转速，断油期间如在用监测频率IUPR分子增加或在用监测频率IUPR分子不增加但发动机断油倒拖达到最大次数，则退出主动断油；步骤4，计算断油期间后氧传感器的电压响应时间常数并存储最小响应时间常数；步骤5，输出诊断结果：如后氧传感器电压信号小于电压阈值且后氧传感器电压最小响应时间常数小于响应时间阈值，则诊断完成无故障；如后氧传感器电压响应时间常数大于响应时间阈值，则报出故障且在用监测频率IUPR分子增加，退出主动断油；如诊断条件满足、主动断油激活且进入催化器中的氧气流量积分大于阈值， 则在用监测频率IUPR分子增加，退出主动断油。
可选的，所述的使能条件为排气流量积分值大于0.1kg，排气流量变化量在-40kg/h~40kg/h范围内。
可选的，所述的使能条件还包括排气流量、发动机转速、后氧传感器处排温，后氧传感器电压大于0.55V。
可选的，所述的判断是否需要断油的条件为：车速大于58km/h，水温需大于70度，踏板开度 > 48%。
可选的，所述的对发动机倒拖的时间为5s~10s，发动机断油倒拖的最大次数为4次。
可选的，所述的步骤4具体为：每隔10ms将下游氧传感器电压u1与此时滤波后的下游氧传感器电压u2进行比较，如果二者差值d为0，则不计算电压响应时间常数，如果二者差值d不等于0，则计算过程如下：响应时间t=d/（u1*0.01），对响应时间t进行T滤波得到滤波后的响应时间RT，将滤波后的响应时间RT与上次的计算值进行比较，得到较大值tmax，电压响应时间常数=1/tmax，计算次数增加1，同时，将此时滤波后的下游氧传感器电压u2赋值给下游氧传感器电压u1，取后氧传感器电压信号从浓到稀变化的斜率最大的点算出来的响应时间为最小响应时间常数。
可选的，所述的响应时间阈值为0.8s。
可选的，所述的整车控制器VCU与发动机管理系统EMS之间采用CAN通信进行信号传递。
可选的，所述的步骤适用于增程式动力汽车或混合动力汽车。
本发明同现有技术相比，通过主动断油实现了后氧传感器响应性监测功能及在用监测频率IUPR功能，解决了增程式动力汽车无法进行后氧传感器浓到稀反应慢检测的问题。本发明只需一次断油，氧流量积分即可超过阈值，更易满足在用监测频率IUPR的要求，避免了多次断油对发电功率带来影响，利用较少的断油次数满足法规的诊断要求，且在WLTC排放循环也能维持法规要求的电量平衡。
附图说明
图1为断油时，正常后氧电压信号与浓到稀反应慢电压信号对比示意图。
图2为本发明基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法的工作流程图。
附图标记说明：1为正常后氧电压信号，2为浓到稀反应慢电压信号。
具体实施方式
现结合附图对本发明做进一步描述。
参见图2，本发明提供一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，包括如下步骤：
步骤1，发动机管理系统EMS根据使能条件判断是否满足诊断条件，如满足则进行步骤2，如不满足则诊断结束。
其中，使能条件为排气流量积分值大于0.1kg，排气流量变化量在-40kg/h~40kg/h范围内。
排气流量积分是当后氧传感器可靠运行条件满足才开始计算；排气流量积分是确保诊断条件满足前的催化器经过了一定量的排气后，即更容易充满氧，可有利于后氧传感器电压上升到浓端，这些条件目标是确保后氧传感器电压信号上升到浓端为诊断做准备且电压信号可靠。
排气流量变化量的范围确定需考虑涵盖路试和WLTC排放循环中的稳态工况，确保路试或WLTC排放循环诊断机会充足，确保排气流量波动不应太大，如出现太大波动可能导致后氧传感器电压出现较大波动，影响诊断的可靠性。
排气流量积分及排气流量变化量的限制可确保后氧传感器电压能上升到浓端、信号可靠且不会出现较大波动。
使能条件还包括排气流量、发动机转速、后氧传感器处排温，后氧传感器电压大于0.55V，此电压为后氧电压指示为浓。排气流量一般为 6kg/h~200kh/h ，覆盖常用车辆工况。发动机转速为标定量，一般为520rpm~4000rpm，覆盖车辆常用工况。后氧传感器处排温条件为标定量，后氧传感器工作的适宜温度，一般大于400℃。排气流量、发动机转速、后氧传感器处排温、后氧传感器电压的限制，可使诊断结果可靠。
步骤2，整车控制器VCU接收发动机管理系统EMS发出的诊断条件满足信号，并判断是否需要断油，如需要断油则将断油请求发送给发动机管理系统EMS并进行步骤3，如不需要断油则诊断结束。
其中，判断是否需要断油的条件为：车速大于58km/h，水温需大于70度，踏板开度> 48%。
车速的设置主要考虑到增程式车辆在WLTC循环中的电量平衡。比如：车速较低时，倒拖断油对电量影响较大，可能使WLTC循环结束后电量偏低，不满足法规要求。车速一般大于60km/h才触发断油倒拖，车速低于58km/h会退出断油倒拖，但发动机倒拖时候可能出现车速波动，因此，58km/h~60km/h之间运行也可进行倒拖。
水温的设置是由于冷机状态对发动机倒拖可能损坏发动机，水温大于70度较容易满足。
踏板开度的设置是为了维持电量平衡。
步骤3，发动机管理系统EMS主动触发断油，同时，整车控制器VCU控制电机对发动机倒拖并维持发动机转速，断油期间如在用监测频率IUPR分子增加或在用监测频率IUPR分子不增加但发动机断油倒拖达到最大次数，则退出主动断油；断油期间后氧传感器电压较低且排气中的氧积分快速达到阈值。
其中，对发动机倒拖的时间为5s~10s，发动机断油倒拖的最大次数为4次。
发动机倒拖的时间一般为5s，以保证诊断的在用监测频率IUPR能够正常增加，即氧流量积分达到阈值以上。如果5s时间还不足以使氧流量积分达到阈值，则最大倒拖时间为10s。
最大次数的设置是为了避免发动机处于长期倒拖工况，这将可能损坏发动机或电机。
步骤4，计算断油期间后氧传感器的电压响应时间常数并存储最小响应时间常数。
每隔10ms将下游氧传感器电压u1与此时滤波后的下游氧传感器电压u2进行比较，如果二者差值d为0，则认为此时电压没有发生变化，不计算电压响应时间常数，如果二者差值d不等于0，则计算过程如下：响应时间t=d/（u1*0.01），对响应时间t进行T滤波得到滤波后的响应时间RT，将滤波后的响应时间RT与上次的计算值进行比较，得到较大值tmax，电压响应时间常数=1/tmax，计算次数增加1，同时，将此时滤波后的下游氧传感器电压u2赋值给下游氧传感器电压u1，取后氧传感器电压信号从浓到稀变化的斜率最大的点算出来的响应时间为最小响应时间常数。
步骤5，输出诊断结果：如后氧传感器电压信号小于电压阈值且后氧传感器电压最小响应时间常数小于响应时间阈值，则诊断完成无故障；如后氧传感器电压响应时间常数大于响应时间阈值，则报出故障且在用监测频率IUPR分子增加，退出主动断油；如诊断条件满足、主动断油激活且进入催化器中的氧气流量积分大于阈值， 则在用监测频率IUPR分子增加，退出主动断油。
其中，电压阈值为标定值，反应后氧电压指示为稀混合气状态，一般为0.55V到0.2V，如附图2中的阈值1为0.55V，阈值2为0.2V。
响应时间阈值为0.8s。目前，催化器诊断逻辑可通过后氧浓到稀的响应时间来对催化器储氧量OSC进行修正，将其对后氧浓到稀响应慢的情况下的催化器的储氧OSC的计算结果的影响降到最低。例如：实际储氧量OSC=100mg，而后氧浓到稀响应时间为0.5s,则计算的OSC=150mg，此时引入修正逻辑得到的OSC=105mg，可以忽略这个偏差。 响应时间在0.8s以内是可以对储氧量OSC进行修正的，而超过0.8s则其修正的OSC不再可信；此时必须报出后氧浓到稀反应慢的故障，以免其对催化器诊断产生较大影响。
本发明中，整车控制器VCU与发动机管理系统EMS之间采用CAN通信进行信号传递。
本发明通过主动断油实现了后氧传感器响应性监测功能及在用监测频率IUPR功能，由于增程式动力汽车的特点，在恒定的发电功率下对应恒定的转速、负荷及排气流量，较容易满足诊断条件，具有在用监测频率IUPR高的优势，本发明解决了增程式动力汽车无法进行后氧传感器浓到稀反应慢检测的问题。
由于断油后排气中的氧流量积分要达到阈值需要一定积分时间，传统汽油车的断油时间受驾驶员驾驶习惯影响较大，如松油门断油时间较短则积分时间较短，此时可计算得到氧流量积分可能较小，故需要进行多次断油才能使氧流量积分达到阈值，在用监测频率IUPR分子才能增加。而本发明的断油时间设得比较长，即积分时间较长，且增程式汽车运行工况较稳定，在排气流量和积分时间都满足的情况下，氧流量积分很容易达到阈值。因此，本发明只需一次断油，氧流量积分即可超过阈值，更易满足在用监测频率IUPR的要求，避免了多次断油对发电功率带来影响，利用较少的断油次数满足法规的诊断要求，且在WLTC排放循环也能维持法规要求的电量平衡。
本发明解决了增程式动力汽车无法进行后氧传感器浓到稀反应慢检测的问题，但本发明所采用的主动断油法，不仅可以用于增程式动力汽车，也可用于混合动力汽车，进行后氧传感器电压浓到稀反应慢的诊断。

Claims (9)

1.一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，发动机管理系统EMS根据使能条件判断是否满足诊断条件，如满足则进行步骤2，如不满足则诊断结束；步骤2，整车控制器VCU接收发动机管理系统EMS发出的诊断条件满足信号，并判断是否需要断油，如需要断油则将断油请求发送给发动机管理系统EMS并进行步骤3，如不需要断油则诊断结束；步骤3，发动机管理系统EMS主动触发断油，同时，整车控制器VCU控制电机对发动机倒拖并维持发动机转速，断油期间如在用监测频率IUPR分子增加或在用监测频率IUPR分子不增加但发动机断油倒拖达到最大次数，则退出主动断油；步骤4，计算断油期间后氧传感器的电压响应时间常数并存储最小响应时间常数；步骤5，输出诊断结果：如后氧传感器电压信号小于电压阈值且后氧传感器电压最小响应时间常数小于响应时间阈值，则诊断完成无故障；如后氧传感器电压响应时间常数大于响应时间阈值，则报出故障且在用监测频率IUPR分子增加，退出主动断油；如诊断条件满足、主动断油激活且进入催化器中的氧气流量积分大于阈值， 则在用监测频率IUPR分子增加，退出主动断油。
2.根据权利要求1所述的一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，其特征在于：所述的使能条件为排气流量积分值大于0.1kg，排气流量变化量在-40kg/h~40kg/h范围内。
3.根据权利要求2所述的一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，其特征在于：所述的使能条件还包括排气流量、发动机转速、后氧传感器处排温，后氧传感器电压大于0.55V。
4.根据权利要求1所述的一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，其特征在于：所述的判断是否需要断油的条件为：车速大于58km/h，水温需大于70度，踏板开度 > 48%。
5.根据权利要求1所述的一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，其特征在于：所述的对发动机倒拖的时间为5s~10s，发动机断油倒拖的最大次数为4次。
6.根据权利要求1所述的一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，其特征在于：所述的步骤4具体为：每隔10ms将下游氧传感器电压u1与此时滤波后的下游氧传感器电压u2进行比较，如果二者差值d为0，则不计算电压响应时间常数，如果二者差值d不等于0，则计算过程如下：响应时间t=d/（u1*0.01），对响应时间t进行T滤波得到滤波后的响应时间RT，将滤波后的响应时间RT与上次的计算值进行比较，得到较大值tmax，电压响应时间常数=1/tmax，计算次数增加1，同时，将此时滤波后的下游氧传感器电压u2赋值给下游氧传感器电压u1，取后氧传感器电压信号从浓到稀变化的斜率最大的点算出来的响应时间为最小响应时间常数。
7.根据权利要求1所述的一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，其特征在于：所述的响应时间阈值为0.8s。
8.根据权利要求1所述的一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，其特征在于：所述的整车控制器VCU与发动机管理系统EMS之间采用CAN通信进行信号传递。
9.根据权利要求1所述的一种基于主动断油对后氧传感器电压浓到稀反应慢的检测方法，其特征在于：所述的步骤适用于增程式动力汽车或混合动力汽车。
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