CN115111077B - 一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，包括：通过宽域氧传感器采集燃烧后排气管中氧浓度信号；根据氧浓度信号计算空燃比，生成实际空燃比信号；根据空燃比信号，控制发动机喷油量和喷油正时调节空燃比，生成调节后实际空燃比信号；根据理想空燃比、调节后实际空燃比和预设目标空燃比分别建立实际燃油当量比和目标燃油当量比；确定实际燃油当量比采样发动机角度周期；根据实际燃油当量比和“正常”燃油当量比差值比较或催化器储氧量占总储氧量比值选取劣化诊断，判断宽域氧传感器是否失效。本发明通过实时监测氧传感器正常与否；同时在稳态工况下监测不同程度空燃比控制过程中燃油当量比反映情况，验证宽域氧传感器是否劣化失效。
Description
技术领域
本发明属于发动机控制领域，具体涉及一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法。
背景技术
宽域氧传感器是作为空燃比闭环控制的重要传感器，其可精确输出空燃比的信号。
《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》中明确提出了对前氧传感器的诊断要求：OBD系统应对前氧传感器(用于燃油控制的传感器，传统的开关型氧传感器和/或宽域或通用传感器)的故障进行监测，监测内容包括输出电压、响应速率和可能影响排放的参数。
混动车型(包含发动机和驱动电机、发电机)是目前较为流行的车型，混动车型包含发动机。混动车型中发动机运行工况范围和运行时间，相比传动汽油车而言，要窄的多，目的是改善燃油经济性、车辆驾驶性、排放性能和NVH等。
在宽域氧传感器出现性能故障时，如无法准确反映空燃比的浓稀变化时，需要及时诊断出来。在出现故障后，以便及时进行故障后处理，从而降低对燃油经济性、车辆驾驶性、排放性能和NVH等的影响。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，通过实时监测氧传感器正常与否，迅速进行氧传感器失效判断；同时在稳态工况下监测不同程度空燃比控制过程中燃油当量比反映情况，验证宽域氧传感器是否劣化失效。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，包括以下步骤：
通过宽域氧传感器采集燃烧后排气管中排气的氧浓度信号；
根据氧浓度信号计算空燃比，生成实际空燃比信号；
目标燃油当量比为相对于实际燃油当量比的参考值，跟随实际燃油当量比的采样数据变化，采样数据至少包括单位时间内进入气缸的实际燃油量和单位时间内进入气缸的实际新鲜空气量；
确定实际燃油当量比采样的发动机角度周期；
根据实际燃油当量比和“正常”燃油当量比差值比较或催化器储氧量占总储氧量比值选取对应劣化诊断，判断宽域氧传感器是否失效。
实际燃油当量比采样的发动机角度周期的确定方法为：根据发动机缸数确定发动机理想角度周期，通过滤波发动机转速和实时发动机排气压力确定修正因子数值，通过修正因子修正发动机理想角度周期得到实际燃油当量比采样的发动机角度周期，其中，滤波发动机转速nFilt的计算方法为：
nFilt(m+1)＝k×nRaw+(1-k)×nFilt(m)
式中，m＝0，1，2…，nRaw为初始发动机转速，k为滤波系数，nFilt(m+1)为下一个采样周期的滤波发动机转速。
根据实际燃油当量比和“正常”燃油当量比差值比较时，建立目标燃油当量比FEQRNormal的方法为：
创建关于实际燃油当量比的数组[FEQR0,FEQR1,…,FEQRs-1,FEQRs,…FEQRj]，数组中各元素表示实时宽域氧传感器提供的实际燃油当量比，各元素初始值相等，且每次间隔一个相同预设采样周期对各元素数值进行一次更新；
根据滤波后发动机转速和滤波后气缸新鲜空气进气流量确定数组中元素的采样个数V；
计算得到采样个数V后，依下式计算得到FEQRNormal：
式中，i＝0,1,2,…,V-1，当s-i＜0时，FEQRs-i＝FEQRj+s-i。
以FEQR0为例，对实际燃油当量比数组中元素的更新方法为：
式中，ΔFEQR为当前采样周期的更新变化值，为上一采样周期的更新变化值，/>为上一采样周期读取的实际燃油当量比，ΔT为采样周期，tc为时间常数，为上一采样周期的“正常”燃油当量比；
依序以上式更新各元素数值，其中将FEQR0的数值替换为上一采样周期读取的目标燃油比的数值；
即有：
直至FEQRj更新完成，视为一次更新结束；
跳转至FEQR0，以FEQR0开始更新，视为下一次更新开始，进行下一次更新。
根据实际燃油当量比和“正常”燃油当量比差值比较，判断宽域氧传感器是否失效的方法具体为：
如果，实际FEQR与FEQRNormal之差的绝对值：
1.|FEQRNormal-FEQR|≥a×dmAirFilt+b，则宽域氧传感器出现故障；
2.|FEQRNormal-FEQR|＜a×dmAirFilt+b，则宽域氧传感器未出现故障；
预设故障差异值表示为a×dmAirFilt+b，式中，dmAirFilt为滤波后气缸新鲜空气进气流量，a为204.53(1/mgps),b为-20.62。
在催化器储氧量占总储氧量比值选取劣化诊断之前，进行工况条件检测，当满足工况条件时适用通过催化器储氧量占总储氧量比值选取劣化诊断，工况条件包括：
发动机转速在一定范围；发动机转速的相关诊断无故障发生；
发动机未出现断油；
宽域氧传感器加热完成，即宽域氧传感器已经在正常工作温度内；宽域氧传感器加热诊断无故障发生；
油门未全开，且油门踏板开度在一定范围；油门开度传感器诊断无故障发生；
发动机冷却水温超过一定值；冷却温度传感器诊断无故障发生；
发动机进气歧管温度超过一定值；进气歧管温度传感器诊断无故障发生；
发动机运行时间超过一定值，此时发动机暖机成功；
进气气缸内的进气量在一定范围；用于监测或计算进气量的相关诊断无故障发生；
车速超过一定值；车速的相关诊断无故障发生；
当上述工况条件均满足后，允许进入宽域氧传感器的劣化诊断。
在工况条件满足后，进行工况稳定条件检测，工况稳定条件包括：
发动机转速在一定范围内波动；
油门踏板开度在一定范围内波动；
车速在一定范围内波动；
进入气缸内的进气量在一定范围内波动；
在上述工况稳定条件和工况条件均满足后，进入宽域氧传感器的劣化诊断。
在工况稳定条件和工况条件均满足后，当催化器储氧量占总储氧量比值小于第一储氧量阈值r1时，周期性控制目标燃油当量比，此时催化器储氧量不足，以第一预设时间TBase进行加浓操作，加浓操作包括：增加氧浓度，设置加浓目标燃油当量比为rFEQRRichBase大于1，然后以第二预设时间TMin进行减稀操作，减稀操作包括：减少氧浓度，设置减稀目标燃油当量比为rFEQRLeanBase小于1；交替重复加浓操作和减稀操作各N0次，实时记录上游宽域氧传感器反馈的实际燃油当量比，计算出实际燃油当量比的第一偏浓反映时间TRichResDn和第二偏浓反映时间TRichResUp；其中TBase大于TMin；
TRichResDn起始计算时刻的判定方法为：当前采样周期中实际燃油当量比与rFEQRRichBase的差绝对值小于预设差异值ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与rFEQRRichBase的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TRichResDn结束计算时刻的判定方法为：当前采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于rFEQRLeanBase±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TRichResUp起始计算时刻的方法：当前采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于rFEQRRichBase±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比小于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TRichResUp结束计算时刻的方法：当前采样周期中实际燃油当量比与rFEQRRichBase的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与rFEQRRichBase的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
在TRichResDn中任意读取三个元素TRichResDn11，TRichResDn12和TRichResDn13，TRichResDn数组中存在对应加浓操作次数的N0个元素，剔除初始2个元素和末尾2个元素，得到(N0-4)个元素，计算出(N0-4)个元素对应的平均值得到和/>
在TRichResUp中任意读取三个元素TRichResUp11，TRichResUp12和TRichResUp13，TRichResUp数组中存在对应加浓操作次数的N0个元素，剔除初始2个元素和末尾2个元素，得到(N0-4)个元素，计算出(N0-4)个元素对应的平均值得到和/>
当出现以下任一情况时，判断宽域氧传感器出现故障：
(1)中的任一时间大于则判断宽域氧传感器出现故障；其中/>为进入诊断后的平均气缸新鲜空气进气流量；d2，d1，d0分别为第二评价系数、第一评价系数和初始评价系数，其中d2，d1，d0在不同rFEQRRichBae下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到；
(2)中的任一时间大于则判断宽域氧传感器出现故障；d5，d4，d3分别为第五评价系数、第四评价系数和第三评价系数，其中d5，d4，d3在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到；
(3)和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值中任一值大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；d9，d8分别为第九评价系数和第八评价系数，其中d9，d8在不同的/>下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到；
在以上3种故障诊断中出现任一故障判断后，则本次驾驶循环不再进行劣化诊断。
在工况稳定条件和工况条件均满足后，当催化器储氧量占总储氧量比值大于或等于第一储氧量阈值r1且小于或等于第二储氧量阈值r2时，周期性控制目标燃油当量比，此时催化器储氧量充足，以第一预设时间TBase进行加浓操作，然后以第一预设时间TBase进行减稀操作；交替重复加浓操作和减稀操作各N0次，实时记录上游宽域氧传感器反馈的实际燃油当量比，计算出实际燃油当量比的第一偏浓反映时间TRichResDn、第二偏浓反映时间TRichResUp、第一偏稀反映时间TLeanResDn和第二偏稀反映时间TLeanResUp；
TLeanResDn起始计算时刻的判定方法为：当前采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值小于预设差异值ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于rFEQRLeanBase±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TLeanResDn结束计算时刻的判定方法为：当前采样周期中实际燃油当量比与rFEQRLeanBase的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与rFEQRLeanBase的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TLeanResUp起始计算时刻的方法：当前采样周期中实际燃油当量比与rFEQRLeanBase的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与rFEQRLeanBase的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比小于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TLeanResUp结束计算时刻的方法：当前采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于rFEQRLeanBase±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
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当出现以下任一情况时，判断宽域氧传感器出现故障：
(1)和/>中的任一时间大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；
(2)和/>中的任一时间大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；
(3)和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值中任一值大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；d7，d6分别为第七评价系数和第六评价系数，其中d7，d6在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到；
(1)和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值中任一值大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；
在以上4种故障诊断中出现任一故障判断后，则本次驾驶循环不再进行劣化诊断。
在工况稳定条件和工况条件均满足后，当催化器储氧量占总储氧量比值大于r2时，此时储氧量过高，以第一预设时间TBase进行减稀操作，然后以第二预设时间TMin进行加浓操作；交替重复减稀操作和加浓操作各N0次，实时记录上游宽域氧传感器反馈的实际燃油当量比，计算出实际燃油当量比的第一偏稀反映时间TLeanResDn和第二偏稀反映时间TLeanResUp；
当出现以下任一情况时，判断宽域氧传感器出现故障：
(1)和/>中的任一时间大于则判断宽域氧传感器出现故障；
(2)和/>中的任一时间大于则判断宽域氧传感器出现故障；
(3)和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值中任一值大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；
在以上3种故障诊断中出现任一故障判断后，则本次驾驶循环不再进行劣化诊断。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
通过实时监测氧传感器正常与否，迅速进行氧传感器失效判断；同时在稳态工况下监测不同程度空燃比控制过程中燃油当量比反映情况，验证宽域氧传感器是否劣化失效。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的技术方案为：一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法。
硬件层面：该控制系统包含发动机控制器EMS、宽域氧传感器智能驱动芯片和宽域氧传感器。
宽域氧传感器用于向发动机控制器EMS提供当前燃烧后排气管中排气中氧浓度信号；
宽域氧传感器智能驱动芯片将宽域氧传感器监测到的氧浓度信号采集处理，转化为空燃比相关信号，且加热宽域氧传感器，保证氧传感器在正常温度下工作；
发动机控制器EMS根据宽域氧传感器智能芯片处理后的排气管中空燃比相关信号，通过控制发动机喷油量、喷油正时等对发动机缸内空燃比进行调节。
排气管中氧浓度过低，称为“过浓”；排气管中氧浓度过高，称为“过稀”；
宽域氧传感器向发动机控制器EMS提供当前排气管中空气的浓度，使用过量空气系数λ的倒数，即燃油当量比进行表征，本实施方式中以FEQR指代燃油当量比：
氧传感器反映实际
那么设置目标空燃比可以通过设置目标FEQR，则有目标
“实际燃油”是指单位时间内进入气缸的实际燃油量，“实际空气”是指单位时间内进入气缸的实际新鲜空气量，“目标燃油”是指单位时间内进入气缸的目标燃油量，“目标空气”是指单位时间内进入气缸的目标新鲜空气量，“理想空气”是指单位时间内进入气缸的理想新鲜空气量，“理想燃油”是指单位时间内进入气缸的理想燃油量。“目标”不等于“理想”，目标值可以根据发动机工况进行主动改变，但理想值由油品决定。
发动机断油时，FEQR为0；“过浓”时，FEQR大于1；“过稀”时，FEQR小于1；FEQR等于1时，当前处于理想空燃比(FEQR等于1，是指实际空气量与实际燃油量的比值，和理想空气量与理想燃油量的比值相等。本实施例中理想空燃比取14.3)。
第一种宽域氧传感器劣化诊断方法：
对于四冲程发动机而言，发动机每转2圈各气缸均完成一次排气，每一次排气均会造成排气系统中实际FEQR变化，因此本专利将实际FEQR优化为基于发动机转速(即发动机角度)进行采样计算。1)在基于发动机角度采样计算后，2)计算“正常”FEQR，3)再进行宽域氧传感器失效监测。
第一步，首先确定实际FEQR采样的发动机角度周期，基于以上分析，最大的发动机角度周期务必是各缸排气冲程的平均发动机运转角度，即720°/N，其中720°是指发动机转2圈的曲轴角度，N为发动机缸数，那么各缸进气冲程的平均发动机运转角度为720°/N。那么为了进一步提高控制精度，进一步细化采样周期，但要保持一个原则，理想的进气压力采样的发动机角度周期phiBase能够被720°/N整除，采样周期过小有会对控制系统运算负载率提高，最终理想的FEQR采样的发动机角度周期phiBase由项目开发精度需求来权衡(本实例为4缸机，发动机角度周期phiBase为22.5°)。但是实际上发动机工况瞬息万变，为了改善控制精度，提出了基于发动机转速变化率对FEQR采用周期进行修正，修正因子为f1(dnFilt,pExh)，其中nFilt为滤波发动机转速，dnFilt为滤波发动机转速变化率，pExh为实时发动机排气压力(排气压力会造成发动机燃烧后排气的流动速率，从而影响到FEQR的变化)，理想的FEQR采样的发动机角度周期phiBase乘以修正因子f1(dnFilt,pExh)即可得到最终FEQR采样周期phiFinal。
滤波发动机转速nFilt的计算方法如下，即下一个采样周期的滤波发动机转速nFilt(m+1)与原始实时的发动机转速nRaw(传感器读取)和本次采样周期的波发动机转速nFilt(m)建立如下关系：
nFilt(m+1)＝k×nRaw+(1-k)×nFilt(m)
其中m＝0,1,2…，特别地取0.滤波系数k取0.12。本实例的修正因子为f1(dnFilt,pExh)标定表，如表1所示(标定数据趋势为，发动机转速变化率绝对值越小或排气压力越大，则采样周期越小)，该标定表根据无故障氧传感器和故障氧传感器对标得到。
表1
实时监测氧传感器反馈的实际FEQR，估算其实时的“正常”FEQR，对比两者差异，在差异偏差过大时，宽域氧传感器出现故障。
建立实时的“正常”FEQR＝FEQRNormal。首先建立一个数组[FEQR0,FEQR1,…,FEQRs-1,FEQRs,…FEQRj](本实施例数组的元素个数取9,即j＝8)，发动机起动时，数组[FEQR0,FEQR1,…,FEQRs-1,FEQRs,…FEQRj]各元素的初始值均为实时的氧传感器反馈的实际FEQR，即所有值均相等。该数组每隔同样的时间采样周期ΔT(本实施例取2ms)进行全部更新一次。
1.实时基于采样周期ΔT进行更新各个元素的数值。
1)首先更新FEQR0的数值，其他元素的值不变：
其中，为ΔFEQR上一采样周期的值，/>为上一采样周期读取的实际FEQR，初始的/>取固定值C(本实施例取1)，ΔT为采样周期，tc为时间常数(本实施例取5ms)。/>为上一个时间采样周期的目标FEQR，特别地，FEQRNormal(0)为“正常”FEQR模型的初始值，等于实时的氧传感器反馈的实际FEQR。FEQRNormal的计算会在后面详细阐述。
2)则下一个时间采样周期ΔT则更新FEQR1的数值，其更新方法同FEQR0，并将上一个时间采样周期ΔT FEQR0的数值替换为(注意这里的/>与计算FEQR0时用的/>数值不一样，因为采样周期不同)
3)以此类推，计算数组中任意元素FEQRs的方法同FEQR1的计算方法。如果该数组的最后一个元素FEQRj更新计算完成，则从头开始更新FEQR0的数值，即不断循环更新数组元素的各个值。
2.在得到实时的数组[FEQR0,FEQR1,…,FEQRs-1,FEQRs,…FEQRj]后，确定需要用于“正常”FEQR的数组中数字的采样个数V，选择一个最佳的采样个数来及时准确进行故障诊断，具体采样个数的计算方法如下：
基于滤波后发动机转速nFilt和滤波后气缸新鲜空气进气流量dmAirFilt来确定采样次数V，参考表2数据；
表2
具体这样设计的目的是，发动机转速固定，气缸新鲜空气进气流量越高，废气流量越大，氧传感器FEQR变化越大，此时采样个数越小，氧传感器FEQR越真实。发动机转速越大，氧传感器FEQR变化越大，此时采样个数越小，氧传感器FEQR越真实。
3.“正常”FEQR，即FEQRNormal的确定方法。
1)假设当前的采样周期正在更新元素FEQRs的数值，则计算当前采样周期下的进气压力模型FEQRNormal方法如下：
注意这里的与前面计算的/>不一样，这里的/>是指上一个采样周期计算得到的“正常”FEQR。
2)“正常”FEQR＝FEQRNormal有：
其中i＝0,1,2,…,V-1。
当s-i＜0时，FEQRs-i＝FEQRj+s-i
至此，目标FEQR＝FEQRNormal已经计算出来。
如果，实际FEQR与FEQRNormal之差的绝对值，
1.|FEQRNormal-FEQR|≥a×dmAirFilt+b，则宽域氧传感器出现故障。本实施例a取204.53(1/mgps),b取-20.62。
2.|FEQRNormal-FEQR|＜a×dmAirFilt+b，则宽域氧传感器未出现故障。
第二种宽域氧传感器劣化诊断方法：
宽域氧传感器故障诊断需要在一定工况条件下进行；
1.发动机转速在一定范围；发动机转速相关的诊断(曲轴信号和凸轮信号诊断)无故障发生；
2.发动机未出现断油；
3.氧传感器加热完成，即氧传感器已经在正常工作温度内；氧传感器加热诊断无故障发生；
4.油门未全开(油门全开进行全油门下的空燃比加浓，以改善全油门的扭矩能力)，且油门踏板开度在一定范围(≤95％)；油门开度传感器诊断无故障发生；
5.发动机冷却水温超过一定值；冷却温度传感器诊断无故障发生；
6.发动机进气歧管温度超过一定值；进气歧管温度传感器诊断无故障发生；
7.发动机运行时间超过一定值，此时发动机暖机成功；
8.进气气缸内的进气量在一定范围；用于监测或计算进气量的相关诊断(如进气歧管压力、节气门传感器和节气门电机等)无故障发生。
9.车速超过一定值；车速相关的诊断无故障发生。
在工况条件满足后，则允许进入宽域氧传感器的故障诊断，但在诊断过程中，需要保证工况稳定：
1.发动机转速在一定范围内波动；本实施例取±20rpm
2.油门踏板开度在一定范围内波动；本实施例取±2％
3.车速在一定范围内波动；本实施例取±2kmph
4.进入气缸内的进气量在一定范围内波动。本实施例取±2mgpl
在所有的工况条件和工况稳定条件满足后，则进入宽域氧传感器的故障诊断。
在宽域氧传感器故障诊断的任一过程中，如果出现以上工况条件任一条(除实际空燃比的条件外)不满足或者工况稳定的任一条(除实际空燃比的条件外)不满足，则终止诊断，待下一次工况条件满足后再重新进入诊断。
a)一旦出现催化器储氧量占总储氧量的比值不小于r1(本实施例取0.13)，且不大于r2(本实施例取0.89)，且本次驾驶循环中b和c的故障诊断未完成。催化器储氧量足够，此时主动控制空燃比加浓或空燃比减稀对排放影响较小。
在所有的工况条件和工况稳定条件满足后，周期性控制目标FEQR，即加浓控制空燃比时间TBase(时间TBase本实施例取1.4s，设置目标FEQR为rFEQRRichBase大于1)，然后紧接着减稀控制空燃比预设时间TBase(设置目标FEQR为rFEQRLeanBase小于1)，如此反复控制N0次(本实施例可取10，即10个周期性控制FEQR)，实时记录上游宽域氧传感器反馈的实际FEQR，计算出实际FEQR偏浓反映时间TRichResDn和TRichResUp，计算出实际FEQR偏稀反映时间TLeanResDn和TLeanResUp。
TRichResDn起始计算时刻的方法：当前采样周期(本实施例所有采样周期取2ms)实际FEQR与rFEQRRichBase的差绝对值小于ΔC(本实施例ΔC取0.002)，且下一个采样周期实际FEQR与rFEQRRichBase的差绝对值不小于ΔC。在后续采样周期中实际FEQR首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际FEQR不小于该后续所有采样周期的实际FEQR。
TRichResDn结束计算时刻的方法：当前采样周期实际FEQR与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期实际FEQR与1的差绝对值不小于ΔC。在后续采样周期中实际FEQR首次出现大于rFEQRLeanBase±ΔC之前，当前采样周期的实际FEQR不小于该后续所有采样周期的实际FEQR。
TRichResUp起始计算时刻的方法：当前采样周期实际FEQR与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期实际FEQR与1的差绝对值不小于ΔC。在后续采样周期中实际FEQR首次出现大于rFEQRRichBase±ΔC之前，当前采样周期的实际FEQR不大于该后续所有采样周期的实际FEQR。
TRichResUp结束计算时刻的方法：前采样周期实际FEQR与rFEQRRichBase的差绝对值小于ΔC(本实施例ΔC取0.002)，且下一个采样周期实际FEQR与rFEQRRichBase的差绝对值不小于ΔC。在后续采样周期中实际FEQR首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际FEQR不小于该后续所有采样周期的实际FEQR。
TLeanResDn起始计算时刻的方法：当前采样周期实际FEQR与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期实际FEQR与1的差绝对值不小于ΔC。在后续采用周期中实际FEQR首次出现大于rFEQRLeanBase±ΔC之前，当前采样周期的实际FEQR不小于该后续所有采样周期的实际FEQR。
TLeanResDn结束计算时刻的方法：当前采样周期实际FEQR与rFEQRLeanBase的差绝对值小于ΔC(本实施例ΔC取0.002)，且下一个采样周期实际FEQR与rFEQRLeanBase的差绝对值不小于ΔC。在后续采用周期中实际FEQR首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际FEQR不大于该后续所有采样周期的实际FEQR。
TLeanResUp起始计算时刻的方法：当前采样周期实际FEQR与rFEQRLeanBase的差绝对值小于ΔC(本实施例ΔC取0.002)，且下一个采样周期实际FEQR与rFEQRLeanBase的差绝对值不小于ΔC。在后续采用周期中实际FEQR首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际FEQR不大于该后续所有采样周期的实际FEQR。
TLeanResUp结束计算时刻的方法：当前采样周期实际FEQR与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期实际FEQR与1的差绝对值不小于ΔC。在后续采用周期中实际FEQR首次出现大于rFEQRLeanBase±ΔC之前，当前采样周期的实际FEQR不大于该后续所有采样周期的实际FEQR。
读取当前实际的FEQR，即进入诊断时的实际FEQR，设置目标FEQR＝rFEQRRichBase本实施例分别为FEQR+0.02，FEQR+0.05，FEQR+0.1，且目标FEQR＝rFEQRLeanBase取2FEQR-rFEQRRichBase(即N0个周期的FEQR+0.02和FEQR-0.02，N0个周期的FEQR+0.05和FEQR-0.05，N0个周期的FEQR+0.1和FEQR-0.1)
TRichResDn分别对应读取TRichResDn11，TRichResDn12和TRichResDn13，且均是由N0个数的数组组成，剔除头2个数和尾2个数(避免刚刚引入FEQR主动调控时控制系统不稳定造成数据偏差，以提高数据准确性)，得到N0-4个数，计算出N0-4个数对应的平均值得到 和/>
TRichResUp分别对应读取TRichResUp11，TRichResUp12和TRichResUp13，且均是由N0个数的数组组成，剔除头2个数和尾2个数，得到N0-4个数，计算出N0-4个数对应的平均值得到 和/>
TLeanResDn分别对应读取TLeanResDn11，TLeanResDn12和TLeanResDn13，且均是由N0个数的数组组成，剔除头2个数和尾2个数，得到N0-4个数，计算出N0-4个数对应的平均值得到 和/>
TLeanResUp分别对应读取TLeanResUp11，TLeanResUp12和TLeanResUp13，且均是由N0个数的数组组成，剔除头2个数和尾2个数，得到N0-4个数，计算出N0-4个数对应的平均值得到 和/>
如果出现以下任意情况，则宽域氧传感器出现故障：
1.和/>6个中的任意1个时间大于/>则宽域氧传感器出现故障；其中/>为进入诊断后的平均气缸新鲜空气进气流量。d2，d1，d0分别取值为-80.232(ms*mgps2),3520.23(ms*mgps),0.034(ms)，在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
2.和/>6个中的任意1个时间大于/>则宽域氧传感器出现故障；d5，d4，d3分别取值为4538.245(ms/mgps2),-1108.524(ms/mgps),77.376(ms)，在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
3.和/>之差绝对值(或/>和/>之差绝对值，或和/>之差绝对值)，/>和/>之差绝对值(或/>和/>之差绝对值，或/>和/>之差绝对值)大于/>则宽域氧传感器出现故障；d7，d6分别取值为0.12(ms),2.376(ms)，在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
4.和/>之差绝对值(或/>和/>之差绝对值，或/>和/>之差绝对值)，/>和/>之差绝对值(或/>和/>之差绝对值，或/>和/>之差绝对值)大于/>则宽域氧传感器出现故障；d9，d8分别取值为0.201(ms),0.531(ms)，在不同的/>下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
在以上4种故障诊断中出现任意故障后则本次驾驶循环不再进行诊断。
b)一旦出现催化器储氧量占总储氧量的比值小于r1(本实施例取0.13)，且本次驾驶循环中a和c的故障诊断未完成。
在所有的工况条件和工况稳定条件满足后，此时储氧量不够，为了减少对排放的影响，周期性控制目标FEQR，即加浓控制空燃比时间TBase(时间TBase本实施例取1.4s，设置目标FEQR为rFEQRRichBase大于1)，然后紧接着设置目标FEQR为rFEQRLeanBase小于1时间TMin(时间TMin本实施例取0.1s)，如此反复控制N0次(本实施例可取10，即10个周期性控制FEQR)，实时记录上游宽域氧传感器反馈的实际FEQR，计算出实际FEQR偏浓反映时间TRichResDn和TRichResUp。同样的方法获取到 和/>同样的方法进行故障诊断：
1.3个中的任意1个时间大于则宽域氧传感器出现故障；其中/>为进入诊断后的平均气缸新鲜空气进气流量。d2，d1，d0分别取值为-80.232(ms*mgps2),3520.23(ms*mgps),0.034(ms)，在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
2.3个中的任意1个时间大于则宽域氧传感器出现故障；d5，d4，d3分别取值为4538.245(ms/mgps2),-1108.524(ms/mgps),77.376(ms)，在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
3.和/>之差绝对值(或/>和/>之差绝对值，或/>和/>之差绝对值)，大于/>则宽域氧传感器出现故障；d9，d8分别取值为0.201(ms),0.531(ms)，在不同的/>下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
在以上3种故障诊断中出现任意故障后则本次驾驶循环不再进行诊断。
c)一旦出现催化器储氧量占总储氧量的比值大于r2(本实施例取0.89)，且本次驾驶循环中a和b故障诊断未完成。
在所有的工况条件和工况稳定条件满足后，此时储氧量不够，为了减少对排放的影响，周期性控制目标FEQR，即减稀比时间TBase(时间TBase本实施例取1.4s，设置目标FEQR为rFEQRRichBase小1)，然后紧接着设置目标FEQR为rFEQRLeanBase小于1时间TMin(时间TMin本实施例取0.1s)，如此反复控制N0次(本实施例可取10，即10个周期性控制FEQR)，实时记录上游宽域氧传感器反馈的实际FEQR，计算出实际FEQR偏稀反映时间TLeanResDn和TLeanResUp。同样的方法获取到和/>和/>同样的方法进行故障诊断：
1.和/>3中的任意1个时间大于则宽域氧传感器出现故障；其中/>为进入诊断后的平均气缸新鲜空气进气流量。d2，d1，d0分别取值为-80.232(ms*mgps2),3520.23(ms*mgps),0.034(ms)，在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
2.和/>3中的任意1个时间大于则宽域氧传感器出现故障；d5，d4，d3分别取值为4538.245(ms/mgps2),-1108.524(ms/mgps),77.376(ms)，在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
3.和/>之差绝对值(或/>和/>之差绝对值，或/>和/>之差绝对值)大于/>则宽域氧传感器出现故障；d9，d8分别取值为0.201(ms),0.531(ms)，在不同的/>下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到。
在以上3种故障诊断中出现任意故障后则本次驾驶循环不再进行诊断。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过宽域氧传感器采集燃烧后排气管中排气的氧浓度信号；
根据氧浓度信号计算空燃比，生成实际空燃比信号；
确定实际燃油当量比采样的发动机角度周期；
根据实际燃油当量比和“正常”燃油当量比差值比较，在差值偏差过大时，判断宽域氧传感器出现故障；
或催化器储氧量占总储氧量比值选取对应劣化诊断，判断宽域氧传感器是否失效；
根据实际燃油当量比和“正常”燃油当量比差值比较时，建立“正常”燃油当量比FEQRNormal的方法为：
创建关于实际燃油当量比的数组[FEQR0,FEQR1,…,FEQRs-1,FEQRs,…FEQRj]，数组中各元素表示实时宽域氧传感器提供的实际燃油当量比，各元素初始值相等，且每次间隔一个相同预设采样周期对各元素数值进行一次更新；
根据滤波后发动机转速和滤波后气缸新鲜空气进气流量确定数组中元素的采样个数V；
计算得到采样个数V后，依下式计算得到FEQRNormal：
式中，i＝0,1,2,…,V-1，当s-i＜0时，FEQRs-i＝FEQRj+s-i；
以FEQR0为例，对实际燃油当量比数组中元素的更新方法为：
式中，ΔFEQR为当前采样周期的更新变化值，为上一采样周期的更新变化值，为上一采样周期读取的实际燃油当量比，ΔT为采样周期，tc为时间常数，/>为上一采样周期的“正常”燃油当量比；
依序以上式更新各元素数值，其中将FEQR0的数值替换为上一采样周期读取的目标燃油比的数值；
即有：
直至FEQRj更新完成，视为一次更新结束；
跳转至FEQR0，以FEQR0开始更新，视为下一次更新开始，进行下一次更新。
2.根据权利要求1所述的一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，其特征在于，实际燃油当量比采样的发动机角度周期的确定方法为：根据发动机缸数确定发动机理想角度周期，通过滤波发动机转速和实时发动机排气压力确定修正因子数值，通过修正因子修正发动机理想角度周期得到实际燃油当量比采样的发动机角度周期，其中，滤波发动机转速nFilt的计算方法为：
nFilt(m+1)＝k×nRaw+(1-k)×nFilt(m)
式中，m＝0，1，2…，nRaw为初始发动机转速，k为滤波系数，nFilt(m+1)为下一个采样周期的滤波发动机转速。
3.根据权利要求1所述的一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，其特征在于，在催化器储氧量占总储氧量比值选取劣化诊断之前，进行工况条件检测，当满足工况条件时适用通过催化器储氧量占总储氧量比值选取劣化诊断，工况条件包括：
发动机转速在一定范围；发动机转速的相关诊断无故障发生；
发动机未出现断油；
宽域氧传感器加热完成，即宽域氧传感器已经在正常工作温度内；宽域氧传感器加热诊断无故障发生；
油门未全开，且油门踏板开度在一定范围；油门开度传感器诊断无故障发生；
发动机冷却水温超过一定值；冷却温度传感器诊断无故障发生；
发动机进气歧管温度超过一定值；进气歧管温度传感器诊断无故障发生；
发动机运行时间超过一定值，此时发动机暖机成功；
进气气缸内的进气量在一定范围；用于监测或计算进气量的相关诊断无故障发生；
车速超过一定值；车速的相关诊断无故障发生；
当上述工况条件均满足后，允许进入宽域氧传感器的劣化诊断。
4.根据权利要求3所述的一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，其特征在于，在工况条件满足后，进行工况稳定条件检测，工况稳定条件包括：
发动机转速在一定范围内波动；
油门踏板开度在一定范围内波动；
车速在一定范围内波动；
进入气缸内的进气量在一定范围内波动；
在上述工况稳定条件和工况条件均满足后，进入宽域氧传感器的劣化诊断。
5.根据权利要求4所述的一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，其特征在于，在工况稳定条件和工况条件均满足后，当催化器储氧量占总储氧量比值小于第一储氧量阈值r1时，周期性控制目标燃油当量比，此时催化器储氧量不足，以第一预设时间TBase进行加浓操作，加浓操作包括：增加氧浓度，设置加浓目标燃油当量比为rFEQRRichBase大于1，然后以第二预设时间TMin进行减稀操作，减稀操作包括：减少氧浓度，设置减稀目标燃油当量比为rFEQRLeanBase小于1；交替重复加浓操作和减稀操作各N0次，实时记录上游宽域氧传感器反馈的实际燃油当量比，计算出实际燃油当量比的第一偏浓反映时间TRichResDn和第二偏浓反映时间TRichResUp；其中TBase大于TMin；
TRichResDn起始计算时刻的判定方法为：当前采样周期中实际燃油当量比与rFEQRRichBase的差绝对值小于预设差异值ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与rFEQRRichBase的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TRichResDn结束计算时刻的判定方法为：当前采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于rFEQRLeanBase±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TRichResUp起始计算时刻的方法：当前采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于rFEQRRichBase±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比小于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TRichResUp结束计算时刻的方法：当前采样周期中实际燃油当量比与rFEQRRichBase的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与rFEQRRichBase的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
在TRichResDn中任意读取三个元素TRichResDn11，TRichResDn12和TRichResDn13，TRichResDn数组中存在对应加浓操作次数的N0个元素，剔除初始2个元素和末尾2个元素，得到N0-4个元素，计算出N0-4个元素对应的平均值得到和/>
在TRichResUp中任意读取三个元素TRichResUp11，TRichResUp12和TRichResUp13，TRichResUp数组中存在对应加浓操作次数的N0个元素，剔除初始2个元素和末尾2个元素，得到N0-4个元素，计算出N0-4个元素对应的平均值得到和/>
当出现以下任一情况时，判断宽域氧传感器出现故障：
(1)中的任一时间大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；其中/>为进入诊断后的平均气缸新鲜空气进气流量；d2，d1，d0分别为第二评价元素、第一评价元素和初始评价元素，其中d2，d1，d0在不同rFEQRLeanBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到；
(2)中的任一时间大于则判断宽域氧传感器出现故障；d5，d4，d3分别为第五评价元素、第四评价元素和第三评价元素，其中d5，d4，d3在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到；
(3)和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和之差绝对值中任一值大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；d9，d8分别为第九评价元素和第八评价元素，其中d9，d8在不同的/>下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到；
在以上3种故障诊断中出现任一故障判断后，则本次驾驶循环不再进行劣化诊断。
6.根据权利要求5所述的一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，其特征在于，在工况稳定条件和工况条件均满足后，当催化器储氧量占总储氧量比值大于或等于第一储氧量阈值r1且小于或等于第二储氧量阈值r2时，周期性控制目标燃油当量比，此时催化器储氧量充足，以第一预设时间TBase进行加浓操作，然后以第一预设时间TBase进行减稀操作；交替重复加浓操作和减稀操作各N0次，实时记录上游宽域氧传感器反馈的实际燃油当量比，计算出实际燃油当量比的第一偏浓反映时间TRichResDn、第二偏浓反映时间TRichResUp、第一偏稀反映时间TLeanResDn和第二偏稀反映时间TLeanResUp；
TLeanResDn起始计算时刻的判定方法为：当前采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值小于预设差异值ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于rFEQRLeanBase±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TLeanResDn结束计算时刻的判定方法为：当前采样周期中实际燃油当量比与rFEQRLeanBase的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与rFEQRLeanBase的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TLeanResUp起始计算时刻的方法：当前采样周期中实际燃油当量比与rFEQRLeanBase的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与rFEQRLeanBase的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于1±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比小于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
TLeanResUp结束计算时刻的方法：当前采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值小于ΔC，且下一个采样周期中实际燃油当量比与1的差绝对值大于或等于ΔC；在后续采样周期中实际燃油当量比首次出现大于rFEQRLeanBase±ΔC之前，当前采样周期的实际燃油当量比大于或等于该后续所有采样周期的实际燃油当量比；
在TLeanResDn中分别对应读取TLeanResDn11，TLeanResDn12和TLeanResDn13，TLeanResDn数组中存在对应加浓操作次数的N0个元素，剔除初始2个元素和末尾2个元素，得到N0-4个元素，计算出N0-4个元素对应的平均值得到和/>
在TLeanResUp中分别对应读取TLeanResUp11，TLeanResUp12和TLeanResUp13，TLeanResUp数组中存在对应加浓操作次数的N0个元素，剔除初始2个元素和末尾2个元素，得到N0-4个元素，计算出N0-4个元素对应的平均值得到和/>
当出现以下任一情况时，判断宽域氧传感器出现故障：
(1)和/>中的任一时间大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；
(2)和/>中的任一时间大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；
(3)和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值中任一值大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；d7，d6分别为第七评价元素和第六评价元素，其中d7，d6在不同的rFEQRRichBase下根据故障氧传感器和无故障氧传感器对标拟合数据得到；
(4)和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值中任一值大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；
在以上4种故障诊断中出现任一故障判断后，则本次驾驶循环不再进行劣化诊断。
7.根据权利要求6所述的一种混动车型发动机宽域氧传感器有效性判断方法，其特征在于，在工况稳定条件和工况条件均满足后，当催化器储氧量占总储氧量比值大于r2时，此时储氧量过高，以第一预设时间TBase进行减稀操作，然后以第二预设时间TMin进行加浓操作；交替重复减稀操作和加浓操作各N0次，实时记录上游宽域氧传感器反馈的实际燃油当量比，计算出实际燃油当量比的第一偏稀反映时间TLeanResDn和第二偏稀反映时间TLeanResUp；
当出现以下任一情况时，判断宽域氧传感器出现故障：
(1)和/>中的任一时间大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；
(2)和/>中的任一时间大于则判断宽域氧传感器出现故障；
(3)和/>之差绝对值，/>和/>之差绝对值，/>和之差绝对值中任一值大于/>则判断宽域氧传感器出现故障；
在以上3种故障诊断中出现任一故障判断后，则本次驾驶循环不再进行劣化诊断。
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