[發明專利]一種過量空氣系數控制方法、裝置、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202010789426.5
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112114090B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 劉義強;張傳照;劉仕海;陳建民;王浩;黃永軍;喬志偉;盧成委
• 申請（專利權）人: 寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司;浙江吉利動力總成有限公司;浙江吉利控股集團有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明公開了一種過量空氣系數控制方法、裝置、設備及存儲介質，其中方法包括：將目標過量空氣系數和實測過量空氣系數信號輸入用于氧傳感器老化診斷的Otto?Smith控制器進行計算，得到模型過量空氣系數信號；將模型過量空氣系數信號與實測過量空氣系數信號進行對比計算，得到氧傳感器老化診斷結果；氧傳感器老化診斷結果包括氧傳感器的響應延遲時間；基于目標過量空氣系數和響應延遲時間修正用于閉環控制的Otto?Smith控制器。本發明可以有效避免安裝極限老化催化器的車輛誤報前氧傳感器信號響應延遲的故障，提高前氧傳感器的使用壽命，降低整車全生命周期內的排放水平。

技術領域

本發明涉及整車部件檢測技術領域，具體涉及一種過量空氣系數控制方法、裝置、設備及存儲介質。

背景技術

一般汽車廠商都使用能精確測量發動機混合氣的過量空氣系數信號的線性氧傳感器，進行發動機混合氣的閉環控制，使安裝于排氣系統中的三元催化轉換器一直處于高效轉化區，降低發動機排氣污染物。

前氧傳感器的安裝位置一般在排氣歧管后，考慮到前氧傳感器的安裝位置、傳感器響應時間以及芯片計算處理時間等因素，發動機運行時，前氧傳感器測量的過量空氣系數信號實際是前幾個發動機工作循環的過量空氣系數，而基于過量空氣系數信號控制的是當前工作循環的噴油量，因此兩者之間存在遲滯。當這種遲滯大于某一特定值時，就會引起過量空氣系數控制的發散。

為了控制系統的穩定，現有技術中引入Otto-Smith控制器進行過量空氣系數控制計算，在正常情況下可以實現過量空氣系數值的精確控制。圖1是現有技術提供的過量空氣系數Otto-Smith控制邏輯示意圖，為解決系統延遲引入的不穩定問題，在系統中增加了一個補償傳遞函數G(s)(1-e^-Ls)，以消除延遲對系繚穩定性的影響，增加補償傳遞函數后的控制器稱為Otto-Smith控制器，整個控制系統的還輯如圖1所示。圖中的r和y分別是系統的輸入和輸出，F(s)是控制器的傳遞函數，G(s)e^-Ls是被控對象的傳遞函數。

基于過量空氣系數在1附近時三元催化轉換器轉換效率最高的特性，控制系統通過發動機工作工況和后氧傳感器電壓信號計算目標過量空氣系數，根據后氧傳感器電壓穿越濃稀邊界值，控制目標過量空氣系數在1附近小幅振動，即乓-乓控制(Bang-bang控制)，實現燃燒的混合氣空燃比在理論空燃比附近動態平衡。

前氧傳感器長期工作在高溫、高污染的環境下，不可避免的會發生老化而導致信號響應延遲。國六排放法規要求車載診斷系統對用于排放控制的零部件性能進行監測，當性能老化導致排放增加需要及時報出故障并提示車主進行維修。

圖2是現有技術提供的前氧傳感器信號響應延遲示意圖，請參照圖2，對于過量空氣系數控制為Bang-bang控制的系統，現有技術中采用被動監測的方式對前氧傳感器的響應延遲進行監測。在發動機在相對穩定的運行工況，監測目標過量空氣系數發生階躍跳變時，將Otto-Smith控制器計算的模型過量空氣系數信號與前氧傳感器實測的過量空氣系數信號進行對比計算，利用線性協方差算法，算得前氧傳感器的響應延遲時間。

圖3是現有技術提供的前氧傳感器信號響應延遲對過量空氣系數控制影響示意圖，請參照圖3，現有技術中所涉及的利用Otto-Smith控制器進行過量空氣系數控制方法，在氧傳感器為新鮮狀態或輕微老化前能精確控制。但當前氧傳感器的響應延遲時間超過一定限值，例如0.3s，超出Otto-Smith控制器穩定控制的覆蓋范圍，過量空氣系數控制發生發散，導致發動機混合氣濃稀大幅波動，駕駛性變差、排放惡化。