[發明專利]一種車用寬域氧傳感器老化故障診斷方法

有效

• 申請號: 201710085207.7
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106837569B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 顏松;孫鵬遠
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: F02D21/08
• 分類號: F02D21/08;F01N11/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 李泉宏;高佳佳

一種車用寬域氧傳感器老化監控系統及故障診斷方法。利用發動機及其傳感器執行器、ECU控制器、寬域氧傳感器智能驅動芯片等部件，對寬域氧傳感器進行老化監控。ECU控制器負責對寬域氧傳感器老化故障進行檢測和判斷，利用強制振蕩，比較從寬域氧傳感器實際采集的λ信號和λ參考信號，計算兩者最小斜率比，根據斜率比判斷寬域氧傳感器是否存在老化故障。此系統能夠準確地檢測出寬域氧傳感器的老化故障，且對于安裝有寬域氧傳感器的車輛均適用。

技術領域

屬于車載診斷系統技術領域。

背景技術

氧傳感器用在排放控制系統中以維持發動機的空燃比為理論空燃比。氧傳感器測量發動機排放中的氧含量，并參照大氣中氧濃度確定排氣中的氧濃度。如果排氣中的氧濃度與大氣中的氧濃度存在差別時，氧傳感器將會產生一個信號輸出。

傳統氧傳感器的不足之處是只能感知混合氣是濃還是稀，無法分辨混合氣濃或稀的程度。當空燃比在理論空燃比附近波動時，氧傳感器電壓會高低跳變。在低排放應用領域，寬域氧傳感器(UEGO)傳感器由于成本價格大幅降低而得到了廣泛應用，寬域氧傳感器和傳統氧傳感器的濃稀跳變特性不同，寬域氧傳感器不但能檢測出排氣的氧濃度的高低，同時也能夠正確檢測出實際的空燃比，從而可以通過λ閉環控制進一步降低排放。

經過一段時間的使用，寬域氧傳感器可能會因為被重復加熱和冷卻或者氧傳感器中的碳被燃料添加劑氧化而導致寬域氧傳感器輸出響應遲滯的現象，這是氧傳感器老化的表現。

寬域氧傳感器通常安裝在催化器上游，在世界各國車載診斷系統(OBD)相關的法規中，催化器上游氧傳感器的老化檢測內容無一例外的被列為強制要求，屬于OBD法規規定要檢測的部件。

傳統兩點式氧傳感器輸出信號在λ閉環控制作用下通常呈現出濃稀動態變化特性，利用這個特性可以診斷出其輸出信號是否發生響應遲滯老化。與兩點式氧傳感器不同的是，寬域氧傳感器由于可以精確輸出空燃比信號，所以不會呈現出濃稀動態變化特性，這給寬域氧傳感器的老化診斷帶來了困難。

發明內容

本發明針對寬域氧傳感器老化診斷的困難，提供了一種寬域氧傳感器老化監控系統，主要包括ECU控制器、寬域氧傳感器智能驅動芯片和寬域氧傳感器；

寬域氧傳感器用于向ECU提供當前排氣管中空氣的氧濃度信號。

寬域氧傳感器智能驅動芯片負責寬域氧傳感器的空氣的氧濃度信號采集處理，轉換為過量空氣系數λ，并且負責寬域氧傳感器的加熱，以使氧傳感器盡快進入正常工作溫度。

ECU控制器根據當前寬域氧傳感器采集值，通過控制進氣量、噴油量、噴油和點火時刻對發動機汽缸內空燃比和λ進行調節。

車用寬域氧傳感器老化故障診斷方法：

前提條件：要求寬域氧傳感器不存在短路斷路等電氣類故障，負荷、轉速變化不大(+/-5％范圍內)，系統λ閉環控制介入前提下才能進行寬域氧傳感器的老化診斷，否則診斷結果不可信。

1)當ECU控制器正在對發動機進行λ閉環控制，且要求發動機負荷和轉速變化量在±5％范圍內時，在寬域氧傳感器的期望λ的基礎上，通過ECU控制器控制進氣閥和噴油器，使寬域氧傳感器的λ采集值信號波動中疊加一個方波，對期望λ進行強制振蕩，從寬域氧傳感器采集的λ信號會圍繞恒定的期望值進行振蕩；

2)ECU控制器根據λ閉環噴油修正乘法因子反推λ參考模型值，λ參考模型值由λ閉環噴油修正乘法因子經過一個二階延時和低通濾波得到，λ閉環噴油修正乘法因子是從寬域氧傳感器采集的λ值與λ期望的理論值的偏差，該因子為λ閉環控制輸出，可直接采集獲得；

3)ECU控制器比較從寬域氧傳感器實際采集的λ值和λ參考模型值，分別計算兩者在強制振蕩上升沿處的最大斜率和下降沿處的最小斜率，并且分別相除兩者的最大斜率和最小斜率，從中取最小值作為實際采集的λ值和λ參考模型值斜率最小比值；