專(zhuān)利名稱(chēng)：三元催化器的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三元催化器的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，發(fā)動(dòng)機(jī)的排量日益減小、效率逐漸增高，同吋，對(duì)于車(chē)輛上任何可能導(dǎo)致車(chē)輛排放物超標(biāo)的零部件的失效，都要求車(chē)載系統(tǒng)(OBD)有效地報(bào)告問(wèn)題。特別是當(dāng)作為車(chē)輛排放物催化轉(zhuǎn)化設(shè)備的三元催化器效率低下時(shí)，車(chē)載故障檢測(cè)系統(tǒng)必須報(bào)告故障。目前，車(chē)載檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)三元催化器的檢測(cè)方法包括在怠速エ況下，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行燃油的偏稀/偏濃控制；測(cè)量前后氧傳感器的反應(yīng)時(shí)間差，根據(jù)這個(gè)時(shí)間差對(duì)三元催化器的效率進(jìn)行判斷，具體方法如下步驟(I)催化器飽和吸氧。在該階段，發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比偏稀，排放尾氣中氧氣過(guò)剩，多元氧氣被催化器吸收，使催化器在這個(gè)階段充分吸收氧氣，處于ー個(gè)可知的狀態(tài)。(2)氧存儲(chǔ)能力測(cè)量。在該階段，發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比偏濃，排放尾氣中氧氣不足，多余的不充分燃燒物將消耗催化器儲(chǔ)存的氧氣，從消耗完催化器內(nèi)儲(chǔ)存的氧氣所需的多余燃油推算催化器的氧存儲(chǔ)能力。上述方法基于以下原理OSC (grams02) @T = MAF (t) XABS (FR-I) X (M02/Mair) X t_0SC0 (I)其中OSC (grams O2) OT為催化器的氧存儲(chǔ)能力MAF (t)為發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量，怠速エ況下該值穩(wěn)定；FR為測(cè)量エ況時(shí)的真實(shí)當(dāng)量空燃比(當(dāng)量空燃比=空燃比/14. 7)，是常量；M02/Mair為空氣中氧氣所占百分比，為常量；t_0SC0為測(cè)量過(guò)程中前后氧的反應(yīng)時(shí)間差；MAF(t) XABS(FR-I) X (M02/Mair)為測(cè)量過(guò)程中消耗的催化器內(nèi)的氧氣量。其中，ABSO是進(jìn)行絕對(duì)值計(jì)算的函數(shù)。由于進(jìn)氣量、空燃比、空氣中氧氣所占比例都是常量，因此催化器的氧存儲(chǔ)能力就與前后氧傳感器的反應(yīng)時(shí)間差t_osco成正比。為了追求好的燃油經(jīng)濟(jì)性，在發(fā)動(dòng)機(jī)向小排量發(fā)展的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速エ況下的進(jìn)氣量MAF(t)越來(lái)越小。在這種エ況下，由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量小，利用上述方法對(duì)三元催化器的效率進(jìn)行檢測(cè)，會(huì)產(chǎn)生以下不利后果一、由于進(jìn)氣量MAF(t)小,對(duì)于同一催化器，由于氧存儲(chǔ)能力0SC(grams 02)@T —樣，在測(cè)量過(guò)程中的當(dāng)量空燃比不變的情況下，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)間t_osco變長(zhǎng)，從而影響檢測(cè)速度。ニ、由于進(jìn)氣量MAF(t)小，進(jìn)氣量的測(cè)量精度差，小進(jìn)氣量情況下進(jìn)氣量測(cè)量誤差可達(dá)10 %，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果OSC (grams 02) OT散差變大，使得測(cè)量結(jié)果精度變差。
三、在小進(jìn)氣量條件下進(jìn)行空燃比的偏稀/偏濃控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒變差，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性變差，轉(zhuǎn)速波動(dòng)過(guò)大，使得發(fā)動(dòng)機(jī)有熄火的風(fēng)險(xiǎn)。因此有必要設(shè)計(jì)ー種新型檢測(cè)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種檢測(cè)速度更快、測(cè)量精度更高的檢測(cè)方法。本發(fā)明的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)方法包括a.在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，使催化器飽和吸氧；b.當(dāng) 催化器飽和吸氧后，從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始，以預(yù)定采樣周期獲取特定時(shí)刻的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量利用所獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，根據(jù)下式，計(jì)算每一個(gè)采樣時(shí)刻的催化器儲(chǔ)氧量MAF(tx) x ABS(FR-l)x(MO2/Mair)x0t,其中MAF(t)是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，該變量隨時(shí)間變化；FR是當(dāng)量空燃比，該值為常量；M02/Mair是空氣中氧氣所占百分比，為常量是采樣周期，tx為采樣時(shí)刻，ABS是進(jìn)行絕對(duì)值運(yùn)算的函數(shù)；d.對(duì)根據(jù)步驟c中計(jì)算得到的，從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始、至后氧反應(yīng)時(shí)刻結(jié)束的催化器儲(chǔ)氧量進(jìn)行累加，其中，前氧反應(yīng)時(shí)刻是前氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第一預(yù)定值的時(shí)刻；后氧反應(yīng)時(shí)刻是后氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第二預(yù)定值的時(shí)刻。優(yōu)選地，所述當(dāng)量空燃比為14. 7。優(yōu)選地，所述第一預(yù)定值是450毫伏。優(yōu)選地，所述第二預(yù)定值是450毫伏。本發(fā)明提供的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)裝置包括進(jìn)氣量采樣單元、乘法器、累加器，其中，所述進(jìn)氣量采樣單元用于獲得在預(yù)定時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量；所述乘法器用于將以下物理量相乘MAF(tx)、ABS (FR-I)、M02/Mair、at,其中，MAF(t)是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，該變量隨時(shí)間變化；FR是當(dāng)量空燃比，該值為常量；M02/Mair是空氣中氧氣所占百分比，為常量；汊是采樣周期，tx為采樣時(shí)刻，ABS是進(jìn)行絕對(duì)值運(yùn)算的函數(shù)。所述累加器用于對(duì)乘法器計(jì)算得到的，從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始、至后氧反應(yīng)時(shí)刻結(jié)束的催化器儲(chǔ)氧量進(jìn)行累加，其中，前氧反應(yīng)時(shí)刻是前氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第一預(yù)定值的時(shí)刻；后氧反應(yīng)時(shí)刻是后氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第二預(yù)定值的時(shí)刻。優(yōu)選地,所述當(dāng)量空燃比為14. 7。優(yōu)選地，所述第一預(yù)定值是450毫伏。優(yōu)選地，所述第二預(yù)定值是450毫伏。本發(fā)明的技術(shù)方案改變了檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)的工作條件，將現(xiàn)有技術(shù)中的在怠速條件下的檢測(cè)改變?yōu)樵谲?chē)輛行駛途中進(jìn)行檢測(cè)。另外，本發(fā)明的技術(shù)方案改變了檢測(cè)測(cè)量的対象，檢測(cè)對(duì)象從時(shí)間變?yōu)榫唧w的催化器儲(chǔ)氧量，使得測(cè)量更加準(zhǔn)確。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以避免在怠速的小進(jìn)氣量條件下進(jìn)行空燃比的偏置控制試驗(yàn)，而且避免了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制穩(wěn)定性進(jìn)行干擾，消除了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量MAF(tx)更大，在催化器氧存儲(chǔ)能力0SC(grams02) OT不變的條件下，檢測(cè)時(shí)間變短，提高了檢測(cè)的成功率，使催化器檢測(cè)更容易完成，保證了催化器檢測(cè)的試驗(yàn)條件與次數(shù)。由于進(jìn)氣量MAF(tx)大，MAF(tx)的測(cè)量誤差變小，因此實(shí)際空燃比控制更穩(wěn)定，減小了測(cè)量計(jì)算誤差波動(dòng)范圍，提高了催化器氧儲(chǔ)存量的測(cè)量精度，可以更好地保證催化器檢測(cè)結(jié)果的可靠性。


圖I是本發(fā)明一種實(shí)施方式中的三元催化器的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)方法的流程圖；圖2是本發(fā)明一種實(shí)施方式中的三元催化器的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明ー種具體實(shí)施方式
中用于三元催化器的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)方法包括以下步驟在步驟201，在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，使催化器飽和吸氧。催化器在這個(gè)階段充分吸收氧氣，處于ー個(gè)可知的狀態(tài)。在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量MAF (tx)大，因此進(jìn)氣量的測(cè)量更加精確，使得最終氧存儲(chǔ)能力的測(cè)量也更加精確，根據(jù)本實(shí)施方式中的試驗(yàn)，氧存儲(chǔ)能力的測(cè)量誤差小于5%。本發(fā)明的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)方法是基于以下原理實(shí)現(xiàn)的OSC(gramS 02)@T= MAF(^ * ABS (FR - I) * (M02/Mair)其中，OSC(grams 02) iT是催化器的氧存儲(chǔ)能力；MAF(t)是發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量，車(chē)輛行駛時(shí)該量是變化的，為變量；FR是當(dāng)量空燃比，為常量;M02/Mair是空氣中氧氣所占百分比，為常量；t0是前氧反應(yīng)時(shí)刻，S卩前氧傳感器信號(hào)從低電壓上升到高電壓，穿越450毫伏的時(shí)刻；tl是后氧反應(yīng)時(shí)刻，即后氧傳感器信號(hào)從低電壓上升到高電壓，穿越450毫伏的時(shí)刻；MAF(t) * ABS (FR — I) (M02/Mair〕的物理含義是測(cè)量過(guò)程中消耗的催化器
內(nèi)的氧氣量，積分從前氧反應(yīng)時(shí)刻to開(kāi)始，到后氧反應(yīng)時(shí)刻tl結(jié)束。因此，在步驟202，當(dāng)催化器飽和吸氧后，從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始，以預(yù)定采樣周期獲取特定時(shí)刻的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，保證對(duì)進(jìn)氣量的快速取樣，從而實(shí)現(xiàn)所述積分計(jì)算。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采樣周期為10ms，即每IOms取樣一次。在步驟203，利用所獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，根據(jù)下式，計(jì)算每一個(gè)采樣時(shí)刻的催化器儲(chǔ)氧量MAF(tx) X ABS(FR-l)x(M02/Mair)xa( a)其中MAF(t)是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，tx為采樣時(shí)刻，該變量隨時(shí)間變化；FR是當(dāng)量空燃比，該值為常量；M02/Mair是空氣中氧氣所占百分比，為常量是采樣周期，ABS ()是進(jìn)行絕對(duì)值運(yùn)算的函數(shù)。在步驟203中，從前氧反應(yīng)時(shí)刻t0開(kāi)始,姆IOms對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量MAF (tx)采樣一次，然后進(jìn)行上述式(a)的運(yùn)算。當(dāng)采樣時(shí)間超過(guò)后氧反應(yīng)時(shí)刻tl時(shí)，采樣和計(jì)算停止。在步驟204，對(duì)根據(jù)步驟203中算式計(jì)算得到的從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始、至后氧反應(yīng)時(shí)刻結(jié)束的催化器儲(chǔ)氧量進(jìn)行累加。將前氧反應(yīng)時(shí)刻至后氧反應(yīng)時(shí)刻期間的所有MAF (tx) x(FR-l)x (M02/Mair) x 累加，因?yàn)?0毫秒取樣一次，所以(tl-to)秒內(nèi)有100X (tl-to)個(gè)采樣點(diǎn)，因此，累加
結(jié)果是Ylm{tl~W} MAF(tx)/100 * (FR — I) * (M02/Mair)即0SC(grams 02)@T=MAF(t) * ABS (FR- I) * (M02/Mair)= ^ioo(ti-to)滅郝間ノ 100 * (FR _ I) * (M02/Mair)累加的結(jié)果就是前氧反應(yīng)時(shí)刻到后氧反應(yīng)時(shí)刻之間的催化器氧存儲(chǔ)量。其中，前氧反應(yīng)時(shí)刻是前氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第一預(yù)定值的時(shí)刻；后氧反應(yīng)時(shí)刻是后氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第二預(yù)定值的時(shí)刻。本發(fā)明對(duì)檢測(cè)エ況和測(cè)量?jī)?nèi)容作了改進(jìn)，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器ECU、前后氧傳感 器以及電噴系統(tǒng)的各個(gè)元件，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一種新的催化器氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)方法。本發(fā)明在車(chē)輛行駛過(guò)程中，對(duì)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比進(jìn)行偏稀/偏濃的主動(dòng)插入控制，改變檢測(cè)試驗(yàn)的測(cè)量エ況。同樣，由于是在行駛過(guò)程中進(jìn)行插入試驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量不再穩(wěn)定，這時(shí)，不能簡(jiǎn)單的測(cè)量檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)前后氧傳感器的反應(yīng)時(shí)間差來(lái)判斷催化器的效率。而是采用了對(duì)催化器真實(shí)儲(chǔ)氧能力的測(cè)量作為測(cè)量對(duì)象，進(jìn)行檢測(cè)。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種用于三元催化器的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)裝置300，如圖2所示，在一種實(shí)施方式中，所述氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)裝置300包括進(jìn)氣量采樣單元301、乘法器302、累加器303。所述進(jìn)氣量采樣單元301用于獲得在預(yù)定時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量。進(jìn)氣量采樣單元301可以由流量傳感器和相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件模塊和硬件控制單元實(shí)現(xiàn)。所述乘法器302用于進(jìn)行乘法運(yùn)算，在本發(fā)明中，用于將MAF(tx)、ABS(FR-I)、M02/Mair、at相乗。其中，MAF(t)是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，該變量隨時(shí)間變化；FR是當(dāng)量空燃比，該值為常量;M02/Mair是空氣中氧氣所占百分比，為常量是采樣周期，tx為采樣時(shí)刻，ABS是進(jìn)行絕對(duì)值運(yùn)算的函數(shù)。所述累加器303用于對(duì)乘法器計(jì)算得到的，從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始、至后氧反應(yīng)時(shí)刻結(jié)束的催化器儲(chǔ)氧量進(jìn)行累加，其中，前氧反應(yīng)時(shí)刻是前氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第一預(yù)定值的時(shí)刻；后氧反應(yīng)時(shí)刻是后氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第二預(yù)定值的時(shí)刻。優(yōu)選地，所述當(dāng)量空燃比為14. 7 ;所述第一預(yù)定值是450毫伏；所述第二預(yù)定值是450毫伏。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，所述乘法器302、累加器303均可以由軟件模塊或電子電路實(shí)現(xiàn)。雖然本發(fā)明公開(kāi)了上述實(shí)施例，但具體實(shí)施例并不是用來(lái)限定本發(fā)明的，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以作出ー些修改和潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附的權(quán)利要求書(shū)界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種三元催化器的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 a.在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，使催化器飽和吸氧； b.當(dāng)催化器飽和吸氧后，從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始，以預(yù)定采樣周期獲取特定時(shí)刻的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量； c.利用所獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，根據(jù)下式，計(jì)算每一個(gè)采樣時(shí)刻的催化器儲(chǔ)氧量 MAF(tx) X ABS(FR-l)x(M02/Mair)xat,其中 MAF(t)是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，該變量隨時(shí)間變化；FR是當(dāng)量空燃比，該值為常量；M02/Mair是空氣中氧氣所占百分比，為常量；汊是采樣周期，tx為采樣時(shí)刻，ABS是進(jìn)行絕對(duì)值 運(yùn)算的函數(shù)； d.對(duì)根據(jù)步驟c中計(jì)算得到的，從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始、至后氧反應(yīng)時(shí)刻結(jié)束的催化器儲(chǔ)氧量進(jìn)行累加，其中，前氧反應(yīng)時(shí)刻是前氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第一預(yù)定值的時(shí)刻；后氧反應(yīng)時(shí)刻是后氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第二預(yù)定值的時(shí)刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)量空燃比為14.7。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一預(yù)定值是450毫伏。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述第二預(yù)定值是450毫伏。
5.一種三元催化器的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置包括進(jìn)氣量采樣單元、乘法器、累加器，其中， 所述進(jìn)氣量采樣單元用于獲得在預(yù)定時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量； 所述乘法器用于將以下物理量相乘MAF(tx)、ABS(FR-I)、M02/Mair、^t,其中，MAF (t)是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，該變量隨時(shí)間變化；FR是當(dāng)量空燃比，該值為常量；M02/Mair是空氣中氧氣所占百分比，為常量是采樣周期，tx為采樣時(shí)刻，ABS是進(jìn)行絕對(duì)值運(yùn)算的函數(shù)； 所述累加器用于對(duì)乘法器計(jì)算得到的，從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始、至后氧反應(yīng)時(shí)刻結(jié)束的催化器儲(chǔ)氧量進(jìn)行累加，其中，前氧反應(yīng)時(shí)刻是前氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第一預(yù)定值的時(shí)刻；后氧反應(yīng)時(shí)刻是后氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第二預(yù)定值的時(shí)刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述當(dāng)量空燃比為14.7。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第一預(yù)定值是450毫伏。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第二預(yù)定值是450毫伏。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)方法包括在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，使催化器飽和吸氧；當(dāng)催化器飽和吸氧后，從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始，以預(yù)定采樣周期獲取特定時(shí)刻的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量；利用所獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量，計(jì)算每一個(gè)采樣時(shí)刻的催化器儲(chǔ)氧量；從前氧反應(yīng)時(shí)刻開(kāi)始、至后氧反應(yīng)時(shí)刻結(jié)束的催化器儲(chǔ)氧量進(jìn)行累加，其中，前氧反應(yīng)時(shí)刻是前氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第一預(yù)定值的時(shí)刻；后氧反應(yīng)時(shí)刻是后氧傳感器信號(hào)的電壓上升穿越第二預(yù)定值的時(shí)刻。本發(fā)明的三元催化器的氧存儲(chǔ)能力檢測(cè)裝置包括進(jìn)氣量采樣單元、乘法器、累加器。采用本發(fā)明，提高了檢測(cè)的成功率，而且提高了催化器氧儲(chǔ)存量的測(cè)量精度，可以更好地保證催化器檢測(cè)結(jié)果的可靠性。
文檔編號(hào)F01N11/00GK102650229SQ20111005032
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者何小明, 費(fèi)繼兵, 陳領(lǐng)平, 陳鵬 申請(qǐng)人:上海通用汽車(chē)有限公司, 泛亞汽車(chē)技術(shù)中心有限公司