一種發動機催化器劣化診斷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發動機技術領域，尤其涉及一種發動機催化器劣化診斷方法。
【背景技術】
[0002]三元催化器是現代發動機管理系統中必不可少的重要零部件，安裝于汽車排氣系統中，其工作溫度達到300°以上時，在貴金屬鉑、銠、鈀的催化作用下，能將汽車燃燒產生的CO、HC、NOx等有害氣體發生氧化還原化學反應，轉化為C02、H20、N2，從而凈化汽車尾氣。三元催化器是降低排放的最有效途徑，若三元催化器劣化，則會造成其不起催化轉換作用而影響排放升高。《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(國五)》排放標準中要求必須測試催化器效率，由于催化器效率測試過程中一定會增加排放，因此尋求一種高效的催化器劣化診斷方法尤為重要。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種發動機催化器劣化診斷方法。它的測試速率高、診斷結果穩定準確、排放影響小。
[0004]本發明的技術方案為:一種發動機催化器劣化診斷方法，包括以下步驟:
[0005]步驟1:在空燃比控制閉環的前提下提高進氣量，為催化器的診斷作好準備；
[0006]步驟2:清空催化器內的氧氣，使催化器的前氧傳感器和后氧傳感器均變為高電壓信號;
[0007]步驟3:逐漸恢復發動機至最佳點火狀態，通過計時器記錄前氧傳感器變為低電壓信號至后氧傳感器變為低電壓信號的時間間隔即初始儲氧時間OSC，同時存儲診斷過程中催化器溫度和發動機負荷；
[0008]步驟4:根據診斷過程中催化器的溫度和發動機的負荷對初始儲氧時間OSC進行補償和濾波，得到最終儲氧時間OSCFinal;
[0009]步驟5:將最終儲氧時間閾值儲氧時間OSC Faillimit進行比較，得出催化器是否劣化的診斷結論；
[0010]步驟6:將發動機和催化器恢復至正常工作狀態，診斷結束。
[0011]進一步的，在進行步驟I前，發動機的轉速、加速踏板的開度、車速、進氣量需要保持穩定。所述保持穩定是指發動機的轉速、加速踏板的開度、車速、進氣量不變，或允許在不變值的正負5%范圍內變動。
[0012]進一步的，步驟I中，提高進氣量的方式為:逐漸降低發動機的點火效率并增大發動機怠速的轉速目標值。
[0013]進一步的，步驟2中，清空催化器內氧氣的方式為:在空燃比控制開環的前提下降低空燃比和發動機的點火效率。
[0014]進一步的，步驟3中，通過增大空燃比和發動機的點火效率來恢復發動機至最佳點火狀態。
[0015]進一步的，步驟3中，所述計時器的計時時間超過計時標定值時，終止診斷，同時得出催化器沒有劣化的診斷結論。
[0016]進一步的，步驟4中，所述最終儲氧時間OSCFinal通過以下步驟得到:
[0017]①、據飽和吸氧階段階段存儲的催化器平均溫度和發動機平均負荷對初始儲氧時間進行補償，得到修正后的儲氧時間值OSCnot:OSCnot= OSCXf (Cat_T) X f (InletAir_dm)
[0018]其中，f (Cat_T)為催化器溫度Cat_T的溫度補償因子，f (InletAir_dm)為進氣流量InletAir_dm的進氣流量補償因子；
[0019]②、對修正后的儲氧時間值OSCnot進行濾波，得到最終儲氧時間OSC Final:
[0020]OSCpinal= (1-EWMA) X OSC 01d+EWMAX 0SCNorm,
[0021]其中OSCmd為上一次催化器診斷的儲氧時間值，EWMA為濾波系數。
[0022]進一步的，步驟5中:
[0023]若所述最終儲氧時間0SCFinal大于閾值儲氧時間OSC Faillimit，表明催化器正常；
[0024]若所述最終儲氧時間0SCFina^j、于或等于所述閾值儲氧時間OSC Faillimit，表明催化器劣化。
[0025]進一步的，步驟6中:所述診斷結束時，所述空燃比為理論空燃比，發動機怠速轉速目標值為正常怠速轉速目標值，發動機的空燃比控制為閉環模式。
[0026]更進一步的，所述閾值儲氧時間0SCFaillimi#排放試驗標定獲得。
[0027]本發明的有益效果是:在發動機的轉速、加速踏板的開度、車速、進氣量保持穩定后再進行診斷準備，增大了診斷結果的可靠性。在進行診斷前，通過提高進氣量和加快清空催化器內氧氣的速率，使診斷過程能夠在較短的時間內完成，減小了診斷過程中對環境的影響。根據診斷過程中催化器的溫度和發動機的負荷對初始儲氧時間OSC進行補償和濾波，以得到最終儲氧時間OSCpinal，使診斷結果更為準確。而診斷結束后將發動機和催化器恢復至正常工作狀態，不會影響發動機和催化器的正常工作。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明原理框圖；
[0029]圖2為本發明診斷過程示意圖；
[0030]圖3為本發明診斷主要參數時序圖；
[0031]圖4為本發明初始儲氧時間OSC示意圖；
【具體實施方式】
[0032]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0033]如圖1所示，本發明通過控制單元E⑶3采集三元催化器I兩端的前氧傳感器2和后氧傳感器4的電壓信號，從而進行整個診斷過程的實施。
[0034]如圖2所示，本發明的診斷過程分為診斷準備階段、清空氧氣階段、飽和吸氧階段和計算評估階段。
[0035]為保證診斷測試結果穩定準確，在進入診斷準備階段前，需要具備一定的診斷條件，如:判斷發動機空燃比控制是否穩定閉環、催化器溫度是否合適、進氣量是否正常且穩定。具體的診斷條件和診斷條件中的參數根據車型的不同而不同，本發明所提供的實施例中診斷條件如下:
[0036]I)發動機運行時間超過10s ；
[0037]2)發動機轉速在600rpm與1500rpm之間，加速踏板開度小于10%、車速小于10km/h ；
[0038]3)發動機處于穩定閉環模式下；
[0039]4)催化器溫度在400 °C與900°C之間；
[0040]5)進氣流量在lg/s與10g/s之間；
[0041]6)進氣溫度大于25°C，水溫在50°C與120°C之間；
[0042]7)發動機轉速、加速踏板開度、車速、進氣量的變化率變化情況不能破壞診斷使能過程；
[0043]8)與催化器診斷相關的其它傳感器(氧傳感器、凸輪傳感器、踏板位置傳感器、水溫傳感器、進氣溫度傳感器、進氣壓力傳感器、車速傳感器)診斷無故障；
[0044]9)診斷工況為發動機處于怠速工況。
[0045]在滿足這些條件(即診斷使能條件)時才能進行催化器的診斷，否則則不進行催化劑診斷。在滿足診斷使能條件后，即進入診斷準備階段，診斷使能標志位置I。首先在空燃比控制閉環的前提下，逐步降低點火效率到一定值并增大發動機怠速的轉速目標值一段時間，以提高進氣量，提前做好加快催化器診斷的準備。
[0046]做好催化器診斷的準備后，進入清空氧氣階段。此時，空燃比閉環標志位置0，再繼續調節發動機燃燒混合氣空燃比至偏濃狀態即降低空燃比的同時，通過調整點火角來繼續降低點火效率，加快清空氧氣的速率。當前氧傳感器和后氧傳感器的電壓信號均變為高電壓時，清空氧氣階段結束，進入飽和吸氧階段。
[0047]飽和吸氧階段需要在空燃比向理論空燃比偏稀方向偏移一定量即空燃比開始大于理論空燃比時，通過調整點火角來增大點火效率，以慢慢恢復到最佳點狀態，使得氧氣充分有效地通過催化器，為催化劑診斷結束后發動機恢復最佳點火狀態做好準備。在此過程中，控制單元ECU3存儲診斷過程中催化器的溫度和發動機的負荷，同時，控制單元ECU3內部的計時器從前氧傳感器電壓信號變為低電壓時開始計時，直到后氧傳感器電壓信號也變為低電壓時終止