CN113431669B - 发动机排气系统中三元催化器监测方法及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆领域，公开了一种发动机排气系统中三元催化器监测方法及车辆。本发明基于发动机倒拖预设时长后恢复燃料喷射，三元催化器开始工作，三元催化器内存储的氧气将会消耗，使三元催化器的下游氧传感器的电压急剧上升，电压变化率发生较大变化，而上游氧传感器的电压变化率缓慢上升，在发动机退出倒拖工况且恢复燃料喷射后基于三元催化器的上游氧传感器的电压变化率及下游氧传感器的电压上升时的电压变化率确认三元催化器是否被替代。采用本发明提供的发动机排气系统中三元催化器监测方法，能够有效检测出三元催化器是否被替代，准确率高。

Description

发动机排气系统中三元催化器监测方法及车辆
技术领域
本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种发动机排气系统中三元催化器监测方法及车辆。
背景技术
三元催化器是安装在汽车尾气排放系统中用于对排放的汽车尾气进行处理，以将尾气中的氮氧化物、一氧化碳等有害气体通过氧化还原反应转变为水、二氧化碳和氮气的设备。
由于三元催化器中的贵金属价格较高，因此时常有三元催化器被非法移除而用户未知的情况发生，以致汽车排放的尾气直接排放至大气中，严重污染环境。为了便于用户及时了解三元催化器是否被非法移除，现有技术中通常采用计算三元催化器的上下游温度变化是否符合要求，判断三元催化器是否正常。
但若是车上被装上三元催化器替代品，使得常规情况下安装有三元催化器替代品的上下游温度变化与正规三元催化器的上下游温度变化基本一致，导致现有的检测方法失效，以致三元催化器被移除而用户未知的情况发生。
因此，亟需一种发动机排气系统中三元催化器监测方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机排气系统中三元催化器监测方法及车辆，能够有效检测三元催化器是否被移除，提高检测的准确率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
发动机排气系统中三元催化器监测方法，包括以下步骤：
在发动机退出倒拖工况后，若发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，则基于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率和上游氧传感器的电压变化率确认三元催化器是否被移除。
作为上述发动机排气系统中三元催化器监测方法的一种优选技术方案，基于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率和上游氧传感器的电压变化率确认三元催化器是否被移除，包括：
判断下游氧传感器的电压上升时的电压变化率是否大于上游氧传感器的电压变化率，若否，则确认三元催化器被移除。
作为上述发动机排气系统中三元催化器监测方法的一种优选技术方案，基于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率和上游氧传感器的电压变化率确认三元催化器是否被移除，包括：
判断下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长是否大于等于目标时长，若否，则确认三元催化器被移除。
作为上述发动机排气系统中三元催化器监测方法的一种优选技术方案，若发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，则记为一次倒拖；
在确认三元催化器被移除之前，还包括：
判断是否满足连续N1次倒拖时均存在下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，若否，则确认三元催化器被移除，N1为大于等于3的整数。
作为上述发动机排气系统中三元催化器监测方法的一种优选技术方案，若发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，则记为一次倒拖；
一次倒拖中，若不存在下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，则记为一次确认；
在确认三元催化器被移除之前，还包括：
判断是否满足确认次数和倒拖次数的比值大于预设比值且倒拖次数大于N2；若是，则确认三元催化器被移除，N2为大于等于5的整数。
作为上述发动机排气系统中三元催化器监测方法的一种优选技术方案，若发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，则记为一次倒拖；
一次倒拖中，若不存在下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，则记为一次确认；
在确认三元催化器被移除之前，还包括：
判断是否满足确认次数和倒拖次数的比值大于预设比值且确认次数大于N3；若是，则确认三元催化器被移除，N3为大于等于3的整数。
作为上述发动机排气系统中三元催化器监测方法的一种优选技术方案，对上游氧传感器的电压-时间曲线求导，计算上游氧传感器的电压变化率；
对下游氧传感器的电压-时间曲线求导，计算下游氧传感器的电压上升时的电压变化率；
获取下游氧传感器的电压上升时的电压变化率与上游氧传感器的电压变化率的差值；
判断所述差值是否大于零，若否，则三元催化器被移除。
作为上述发动机排气系统中三元催化器监测方法的一种优选技术方案，在确认三元催化器被移除时，发出报警提示信号。
本发明还提供了一种车辆，采用上述的发动机排气系统中三元催化器监测方法。
作为上述车辆的一种优选技术方案，包括发动机，所述发动机为燃气发动机或燃油发动机。
本发明的有益效果：本发明基于发动机倒拖预设时长后恢复燃料喷射，三元催化器开始工作，三元催化器内存储的氧气将会消耗，使三元催化器的下游氧传感器的电压急剧上升，电压变化率发生较大变化，而上游氧传感器的电压变化率缓慢上升，在发动机退出倒拖工况且恢复燃料喷射后基于三元催化器的上游氧传感器的电压变化率及下游氧传感器的电压上升时的电压变化率确认三元催化器是否被替代。采用本发明提供的发动机排气系统中三元催化器监测方法，能够有效检测出三元催化器是否被替代，准确率高。
本发明提供的车辆，采用上述发动机排气系统中三元催化器监测方法，能够有效检测三元催化器是否被替代。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的发动机排气系统中三元催化器监测方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的发动机排气系统中三元催化器监测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
实施例一
由于常规的监测三元催化器是否被移除的方法无法检测出三元催化器被替换的情况，为此，本实施例提供了一种发动机排气系统中三元催化器监测方法，通过该监测方法能够有效地监测三元催化器是否被移除，适用于三元催化器被安装替代品的情况。
发动机倒拖时，燃料停止喷射，发动机长时间倒拖后，发动机进气为空气，三元催化器内逐渐充满空气，三元催化器处于储氧状态，三元催化器上下游温度逐渐降低；在恢复燃料喷射后，发动机正常工作，发动机进气为燃料和空气的混合气体，部分混合气体因空燃比不在起燃范围内而被作为尾气进入三元催化器内，使三元催化器内混合气体中的燃料含量逐渐增大；随着发动机的工作，进入三元催化器内的尾气温度逐渐升高，在三元催化器开始工作后，三元催化器内存储的氧气被迅速消耗，以致下游氧传感器的电压值由缓慢上升变为急剧上升，而上游氧传感器的电压变化率继续缓慢上升；三元催化器内的氧气含量迅速减少，下游氧传感器的电压迅速降低。
研究发现目前市场上被非法安装三元催化器替代品的车辆，发动机退出倒拖工况后三元催化器的上游氧传感器的电压变化率与下游氧传感器的电压变化率相似，在通过三元催化器替代品的滤波处理后，下游氧传感器的电压以相对恒定的变化率逐渐上升至较高的电压值，因此，安装三元催化器替代品的车辆上下游氧传感器的电压变化和安装正规三元催化器的车辆上下游氧传感器的电压变化不一致。
如图1所示，基于上述前提，本实施例提供的发动机排气系统中三元催化器监测方法包括如下步骤：
在发动机退出倒拖工况后，若发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，则基于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率和上游氧传感器的电压变化率确认三元催化器是否被移除。
本实施例基于发动机倒拖预设时长后恢复燃料喷射，三元催化器开始工作，三元催化器内存储的氧气被消耗，使三元催化器的下游氧传感器的电压急剧上升且其电压变化率发生较大变化，而上游氧传感器的电压变化率缓慢上升，在发动机退出倒拖工况且恢复燃料喷射后基于三元催化器的上游氧传感器的电压变化率及下游氧传感器的电压上升时的电压变化率确认三元催化器是否被替代。采用本实施例提供的发动机排气系统中三元催化器监测方法，能够有效检测出三元催化器是否被替代，准确率高。
此外，上游氧传感器和下游氧传感器为车辆上的自带的，无需额外安装其他结构，成本低。
需要说明的是，上述发动机可以为燃气发动机，还可以为燃油发动机，本实施例对发动机的类型不做限定。
上述发动机排气系统中三元催化器监测方法包括如下步骤：
S11、判断发动机倒拖时长是否大于预设时长；若是，则执行S12，若否，则返回S11。
由于发动机倒拖时，发动机进气为纯空气，进入三元催化器内的废气中的主要气体为空气，三元催化器倒拖结束后，发动机进气为空气和燃料的混合物，发动机进入正常工作状态。通过对预设时长进行限定，使发动机倒拖过程中，三元催化器内充满空气，以提高三元催化器内的氧含量。
S12、在发动机退出倒拖工况时，恢复燃料喷射，之后执行S13。
通过油门开度判断是否恢复燃料喷射，在油门开度大于预设开度时，说明已经恢复燃料喷射。
S13、判断下游氧传感器的电压上升时的电压变化率是否大于上游氧传感器的电压变化率，若否，则三元催化器被移除，若是，则返回S11。
上述指定条件包括下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率。
在确认三元催化器被移除时，发出报警提示信号，以提醒驾驶员；同时限制发动机的扭矩。
具体地，步骤S13包括：
S131、对上游氧传感器的电压-时间曲线求导，计算上游氧传感器的电压变化率；
S132、对下游氧传感器的电压-时间曲线求导，计算下游氧传感器的电压上升时的电压变化率；
S133、获取下游氧传感器的电压上升时的电压变化率与大于上游氧传感器的电压变化率的差值；
S134、判断上述差值是否大于零，若否，则下游氧传感器的电压上升时的电压变化率不大于上游氧传感器的电压变化率，若是，则下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率。
本实施例还提供了一种车辆，采用上述的发动机排气系统中三元催化器监测方法，该车辆包括发动机，发动机为燃气发动机或燃油发动机。
实施例二
由于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率这种情况也可能是偶然发生，为了避免误判，提高检测的准确率，需判断下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长是否大于目标时长，在不满足下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于目标时长时，确认三元催化器被移除。
图2是本实施例提供的发动机排气系统中三元催化器监测方法的流程图，该监测方法具体包括如下步骤：
S21、判断发动机倒拖时长是否大于预设时长；若是，则执行S22，若否，则返回S21。
S22、在发动机退出倒拖工况时，恢复燃料喷射，之后执行S23。
S23、判断下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长是否大于预设时长，若否，则三元催化器被移除，若是，则返回S21。
进一步地，为了降低误判概率，提高判断的准确率，本实施例将满足发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，记为一次倒拖；一次倒拖中，若不存在下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，则记为一次确认；判断是否满足确认次数和倒拖次数的比值大于预设比值且倒拖次数大于N2，若否，则三元催化器被移除，N2为大于等于5的整数。通过该方法提高了检测的准确率，以降低误判的概率。
于其他实施例中，还可以采用其他方式提高检测的准确率，具体地，判断是否满足确认次数和倒拖次数的比值大于预设比值且确认次数大于N3，若否，则三元催化器被移除，N3为大于等于3的整数。还可以判断是否满足连续N1次倒拖时均存在下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，若否，则确认三元催化器被移除，N1为大于等于3的整数。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (8)

1.发动机排气系统中三元催化器监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
在发动机退出倒拖工况后，若发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，则基于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率和上游氧传感器的电压变化率确认三元催化器是否被移除；
基于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率和上游氧传感器的电压变化率确认三元催化器是否被移除，包括：
判断下游氧传感器的电压上升时的电压变化率是否大于上游氧传感器的电压变化率，若否，则确认三元催化器被移除；
或，判断下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长是否大于等于目标时长，若否，则确认三元催化器被移除。
2.根据权利要求1所述的发动机排气系统中三元催化器监测方法，其特征在于，基于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，确认三元催化器被移除时，若发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，则记为一次倒拖；
在确认三元催化器被移除之前，还包括：
判断是否满足连续N1次倒拖时均存在下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，若否，则确认三元催化器被移除，N1为大于等于3的整数。
3.根据权利要求1所述的发动机排气系统中三元催化器监测方法，其特征在于，基于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，确认三元催化器被移除时，若发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，则记为一次倒拖；
一次倒拖中，若不存在下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，则记为一次确认；
在确认三元催化器被移除之前，还包括：
判断是否满足确认次数和倒拖次数的比值大于预设比值且倒拖次数大于N2；若是，则确认三元催化器被移除，N2为大于等于5的整数。
4.根据权利要求1所述的发动机排气系统中三元催化器监测方法，其特征在于，基于下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，确认三元催化器被移除时，若发动机倒拖时长大于预设时长且恢复燃料喷射，则记为一次倒拖；
一次倒拖中，若不存在下游氧传感器的电压上升时的电压变化率大于上游氧传感器的电压变化率的持续时长大于等于目标时长，则记为一次确认；
在确认三元催化器被移除之前，还包括：
判断是否满足确认次数和倒拖次数的比值大于预设比值且确认次数大于N3；若是，则确认三元催化器被移除，N3为大于等于3的整数。
5.根据权利要求1所述的发动机排气系统中三元催化器监测方法，其特征在于，判断下游氧传感器的电压上升时的电压变化率是否大于上游氧传感器的电压变化率，若否，则确认三元催化器被移除，包括：
对上游氧传感器的电压-时间曲线求导，计算上游氧传感器的电压变化率；
对下游氧传感器的电压-时间曲线求导，计算下游氧传感器的电压上升时的电压变化率；
获取下游氧传感器的电压上升时的电压变化率与上游氧传感器的电压变化率的差值；
判断所述差值是否大于零，若否，则三元催化器被移除。
6.根据权利要求1至5任一项所述的发动机排气系统中三元催化器监测方法，其特征在于，在确认三元催化器被移除时，发出报警提示信号。
7.车辆，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的发动机排气系统中三元催化器监测方法。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述发动机为燃气发动机或燃油发动机。
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