一种汽油机三元催化器诊断快速诊断方法及系统与流程

本发明涉及三元催化器诊断领域，尤其涉及一种汽油机三元催化器诊断快速诊断方法及系统。

背景技术：

现有技术中，三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强co、hc和nox三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中co在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；hc化合物在高温下氧化成水(h20)和二氧化碳；nox还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。在三效催化转化器的后面增添一个氧传感器，以便用“浓”和“稀”混合气交替的方法检测三效催化转化器的储氧能力；对氧传感器加测气信号电压是否超出可能范围、响应速度是否过低、跳变时间之比是否超出规定范围、波动频率是否过低、氧传感器是否活性不足、氧传感器加热是否过慢。

目前主流的汽油机催化器诊断策略是氧存储量法。通过比较催化器前后安装氧传感器的值来探测催化器的劣化程度，不同于振幅法的地方在于，储氧量法是主动监测，而振幅法是被动监测；在诊断工况下，储氧量法通过改变空燃比(加浓、渐稀)观测后氧传感器对空燃比的反应时间，同时根据测得进气量，过量空气系数等参数计算储氧量值，如果小于阈值系统即会判定催化器已经老化，并将催化故障记入故障内存。

目前的ems系统在催化器的前后装有两个氧传感器，前氧用来实现对混合器进行闭环控制，后氧用于对前氧信号进行修正，同时通过比较前后氧传感器的差别可以实现对催化器老化诊断。通过研究发现催化器对hc、co和nox的净化能力和其储氧能力(osc)有一定的非线性关系，催化器obd系统正式基于这一原理来说实现对实车催化器的在线诊断。催化器本身的储氧能力使得它具备在富氧时储存氧气而在贫氧时释放氧气的自动调节功能，催化器的储氧量较高时，其储氧能力强，对氧含量调节能力强，因而催化器后的空燃比振动幅度很小，而当催化器随着使用逐渐劣化，其对氧含量的调节能力越来越差，方应在后氧传感器则是后氧传感器测得的空燃比振动增大，其振动幅度逐渐接近于前氧传感器。

储氧量法需要反复多次取平均值来最终确定催化器的氧存储量，并且需要发动机工况达到指定的运行条件才可被动地进行诊断。这个诊断方式对于临界状态的催化器是有必要的，但是对于新鲜的或者不够劣化的催化器来说，反复进入空燃比浓或者稀的开环控制状态，会释放比较多的排放污染物

技术实现要素：

针对上述问题，现提供一种基于现有装置上进行三元催化器诊断，尽可能缩短诊断汽油机三元催化器是否老化的时间，有效减少排放污染物的一种汽油机三元催化器诊断快速诊断方法及系统。

具体技术方案如下：

一种汽油机三元催化器诊断快速诊断方法，适用于所述汽油机三元催化器故障的快速在线检测，所述汽油机三元催化器的上游设置一上游氧传感器，所述上游氧传感器用于检测上游氧浓度，并输出一个上游氧浓度信号，所述汽油机三元催化器的下游设置一下游氧传感器，所述下游氧传感器用于检测下游氧浓度，并输出一个下游氧浓度信号；

为所述汽油机的空燃比预设一第一阈值；根据所述第一阈值，对所述下游氧浓度信号的检测阶段进行划分；

所述检测阶段包括偏浓阶段和偏稀阶段；

所述汽油机三元催化器诊断快速诊断方法的步骤包括：

步骤s1，调节所述汽油机处于所述偏浓阶段；

步骤s2，判断在一预设的第一时段内，所述下游氧浓度是否超过一预设的第二阈值；

若是，则判定所述汽油机三元催化器在所述偏浓阶段工作故障，并退出；

若否，则判定所述汽油机三元催化器在所述偏浓阶段工作正常，并转向步骤s3；

步骤s3，调节所述汽油机处于所述偏稀阶段；

步骤s4，判断在一预设的第二时段内，所述下游氧浓度是否超过一预设的第三阈值；

若是，则判定所述汽油机三元催化器在所述偏稀阶段工作故障；

若否，则判定所述汽油机三元催化器在所述偏稀阶段工作正常。

优选的，所述步骤s1中，所述汽油机通过加大喷油量，使所述汽油机的空燃比小于等于所述第一阈值，所述汽油机处于所述偏浓阶段。

优选的，所述步骤s2具体包括：

步骤s21，于所述偏浓阶段中预设所述第一时段；

步骤s22，对所述下游氧浓度预设所述第二阈值；

步骤s23，判断所述下游氧浓于所述第一时段内是否超过所述第二阈值；

若是，则判定所述汽油机三元催化器在所述偏浓阶段工作故障；

若否，则判定所述汽油机三元催化器在所述偏浓阶段工作正常。

优选的，所述步骤s3中，所述汽油机通过减少喷油量，使所述汽油机的空燃比大于所述第一阈值，所述汽油机处于所述偏稀阶段。

优选的，所述步骤s4具体包括：

步骤s41，于所述偏稀阶段中预设所述第二时段；

步骤s42，对所述下游氧浓度预设所述第三阈值；

步骤s43，判断所述下游氧浓于所述第一时段内是否超过所述第三阈值；

若是，则判定所述汽油机三元催化器在所述偏浓阶段工作故障；

若否，则判定所述汽油机三元催化器在所述偏浓阶段工作正常。

一种汽油机三元催化器诊断快速诊断系统，包括：

接收模块，用于接收一开关信号并输出，所述开关信号控制所述汽油机三元催化器快速诊断系统的运行或暂停。

喷油控制模块，连接所述接收模块，所述喷油控制模块根据所述开关信号，采用一预设的喷油控制策略生成一喷油控制信号并输出；

喷油模块，连接所述喷油控制模块，用于根据所述喷油控制信号对喷油量进行调节；

下游氧传感器模块，连接所述接收模块，用于检测所述汽油机三元催化器的下游氧浓度，并输出一个下游氧浓度信号；

诊断模块，分别连接所述喷油控制模块和所述下游氧传感器模块，用于采用一预设的诊断模型，根据所述下游氧浓度信号对所述汽油机三元催化器是否发生故障进行快速诊断。

优选的，所述喷油控制模块采用所述喷油策略，根据不同的预设的工作时段，生成所述喷油控制信号，所述喷油模块根据所述喷油控制信号对所述喷油量进行调节。

优选的，所述喷油模块包括：

第一控制单元，用于通过加大喷油量，使所述汽油机处于空燃比小于等于所述第一阈值的所述偏浓阶段；

第二控制单元，用于通过减少喷油量，使所述汽油机处于空燃比大于所述第一阈值的所述偏稀阶段。

优选的，所述下游氧传感器模块根据所述开关信号，持续地对所述汽油机三元催化器的所述下游氧浓度进行采集并输出所述下游氧浓度信号。

优选的，所述诊断模块包括：

第一诊断单元，用于根据一预设的第一临界值与所述下游氧浓度进行比较，对所述汽油机三元催化器在所述偏浓阶段的工作状态进行判断；

第二诊断单元，用于根据一预设的第二临界值与所述下游氧浓度进行比较，对所述汽油机三元催化器在所述偏稀阶段的工作状态进行判断。

上述技术方案有益效果在于：基于现有装置上进行三元催化器诊断，尽可能缩短诊断汽油机三元催化器是否老化的时间，有效减少排放污染物。

附图说明

参考所附附图，以更加充分地描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1是本发明的较佳的实施例中，汽油机三元催化器诊断快速诊断方法的总体流程图；

图2是本发明的较佳的实施例中，图1的基础上，对步骤s2做进一步描述的流程图；

图3是本发明的较佳的实施例中，图1的基础上，对步骤s4做进一步描述的流程图；

图4是本发明的较佳的实施例中，汽油机三元催化器诊断快速诊断系统的总体结构示意图；

图5是本发明的较佳的实施例中，汽油机三元催化器诊断快速诊断系统中的喷油模块的结构示意图；

图6是本发明的较佳的实施例中，汽油机三元催化器诊断快速诊断系统中的喷油模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明提供一种汽油机三元催化器诊断快速诊断方法，适用于汽油机三元催化器故障的快速在线检测，汽油机三元催化器的上游设置一上游氧传感器，上游氧传感器用于检测上游氧浓度，并输出一个上游氧浓度信号，汽油机三元催化器的下游设置一下游氧传感器，下游氧传感器用于检测下游氧浓度，并输出一个下游氧浓度信号；

为汽油机的空燃比预设一第一阈值；根据第一阈值，对下游氧浓度信号的检测阶段进行划分；

检测阶段包括偏浓阶段和偏稀阶段；

如图1所示，汽油机三元催化器诊断快速诊断方法的步骤包括：

步骤s1，调节汽油机处于偏浓阶段；

步骤s2，判断在一预设的第一时段内，下游氧浓度是否超过一预设的第二阈值；

若是，则判定汽油机三元催化器在偏浓阶段工作故障，并退出；

若否，则判定汽油机三元催化器在偏浓阶段工作正常，并转向步骤s3；

步骤s3，调节汽油机处于偏稀阶段；

步骤s4，判断在一预设的第二时段内，下游氧浓度是否超过一预设的第三阈值；

若是，则判定汽油机三元催化器在偏稀阶段工作故障；

若否，则判定汽油机三元催化器在偏稀阶段工作正常。

具体地，可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。理论空燃比表示将燃料完全燃烧所需要的最少空气和燃料质量之比。燃料的组成成分对理论空燃比的影响不大，汽油的理论空燃比大体约为14.7，也就是说，燃烧1g汽油需要14.7g的空气。一般常说的汽油机混合气过浓过稀，其标准就是理论空燃比。空燃比小于理论空燃比时，混合气中的汽油含量高，称作过浓；空燃比大于理论空燃比时，混合气中的空气含量高，称为过稀。

本发明的具体实施例中，将第一阈值设置为14.7，或者其他合适的值。首先，通过电子控制单元控制向喷油器发送增加喷油量的喷油指令，喷油器加长喷油时间，增加喷油量，调节汽油机的空燃比小于14.7；第一时段设置可以设置为30秒，或者其他合适的值。下游氧传感器对下游氧浓度进行持续30秒的检测。第二阈值可以设置为450mv，或者其他合适的值。如果在检测期间的下游氧浓度低于了450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏浓阶段工作故障，即汽油催化器发生故障，退出诊断；如果在检测期间的下游氧浓度超过了450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏浓阶段工作正常。然后，通过减小喷油量，使调节汽油机的空燃比大于等于14.7；第二时段设置可以设置为30秒，或者其他合适的值。下游氧传感器对下游氧浓度进行持续30秒的检测。第三阈值可以设置为450mv，或者其他合适的值。如果在检测期间的下游氧浓度超过了450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏稀阶段工作故障，即汽油催化器发生故障，退出诊断；如果在检测期间的下游氧浓度没有超过450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏稀阶段工作正常，即汽油催化器工作正常。

本发明的较佳的实施例中，步骤s1中，汽油机通过加大喷油量，使汽油机的空燃比大于第一阈值，汽油机处于偏浓阶段。

具体地，一般常说的汽油机混合气过浓过稀，其标准就是理论空燃比。空燃比小于理论空燃比时，混合气中的汽油含量高，称作过浓。上述实施例中，将第一阈值设置为14.7。

本发明的较佳的实施例中，如图2所示，步骤s2具体包括：

步骤s21，于偏浓阶段中预设第一时段；

步骤s22，对下游氧浓度预设第二阈值；

步骤s23，判断下游氧浓于第一时段内是否超过第二阈值；

若是，则判定汽油机三元催化器在偏浓阶段工作故障；

若否，则判定汽油机三元催化器在偏浓阶段工作正常。

具体地，第一时段设置可以设置为30秒，或者其他合适的值。下游氧传感器对下游氧浓度进行持续30秒的检测。第二阈值可以设置为450mv，或者其他合适的值。如果在检测期间的下游氧浓度低于了450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏浓阶段工作故障，即汽油催化器发生故障，退出诊断；如果在检测期间的下游氧浓度超过了450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏浓阶段工作正常。

本发明的较佳的实施例中，步骤s3中，汽油机通过减少喷油量，使汽油机的空燃比小于等于第一阈值，汽油机处于偏稀阶段。

具体地，空燃比大于理论空燃比时，混合气中的空气含量高，称为过稀。上述实施例中，将第一阈值设置为14.7。

本发明的较佳的实施例中，如图3所示，步骤s4具体包括：

步骤s41，于偏稀阶段中预设第二时段；

步骤s42，对下游氧浓度预设第三阈值；

步骤s43，判断下游氧浓于第一时段内是否超过第三阈值；

若是，则判定汽油机三元催化器在偏浓阶段工作故障；

若否，则判定汽油机三元催化器在偏浓阶段工作正常。

具体地，第二时段设置可以设置为30秒，或者其他合适的值。下游氧传感器对下游氧浓度进行持续30秒的检测。第三阈值可以设置为450mv，或者其他合适的值。如果在检测期间的下游氧浓度超过了450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏稀阶段工作故障，即汽油催化器发生故障，退出诊断；如果在检测期间的下游氧浓度没有超过450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏稀阶段工作正常，即汽油催化器工作正常。

一种汽油机三元催化器诊断快速诊断系统，如图4所示，包括：

接收模块1，用于接收一开关信号并输出，开关信号控制汽油机三元催化器快速诊断系统的运行或暂停。

喷油控制模块2，连接接收模块1，喷油控制模块2根据开关信号，采用一预设的喷油控制策略生成一喷油控制信号并输出；

喷油模块3，连接喷油控制模块2，用于根据喷油控制信号对喷油量进行调节；

下游氧传感器模块4，连接接收模块1，用于检测汽油机三元催化器的下游氧浓度，并输出一个下游氧浓度信号；

诊断模块5，分别连接喷油控制模块2和下游氧传感器模块4，用于采用一预设的诊断模型，根据下游氧浓度信号对汽油机三元催化器是否发生故障进行快速诊断。

具体地，接收模块1接收用于控制汽油机三元催化器快速诊断系统的运行或暂停的开关信号；喷油控制模块2根据开关信号，采用一预设的喷油控制策略生成喷油控制信号；喷油模块3根据喷油控制信号对喷油量进行调节；下游氧传感器模块4检测汽油机三元催化器的下游氧浓度并输出一个下游氧浓度信号；诊断模块5采用一预设的诊断模型，根据下游氧浓度信号对汽油机三元催化器是否发生故障进行快速诊断。

本发明的较佳的实施例中，喷油控制模块2采用喷油策略，根据不同的预设的工作时段，生成喷油控制信号，喷油模块3根据喷油控制信号对喷油量进行调节。

具体地，在喷油策略中，汽油机三元催化器的检测时段被分为第一工作时段和第二工作时段；喷油控制信号在上述两个工作时段中控制喷油模块3喷出不同的油量，从而调节汽油机工作的空燃比。

本发明的较佳的实施例中，如图5所示，喷油模块3包括：

第一控制单元31，用于通过加大喷油量，使汽油机处于空燃比大于第一阈值的偏浓阶段；

第二控制单元32，用于通过减少喷油量，使汽油机处于空燃比小于等于第一阈值的偏稀阶段。

具体地，将第一阈值设置为14.7，或者其他合适的值。第一控制单元31通过加大喷油量，使汽油机处于空燃比大于14.7的偏浓阶段；第二控制单元32通过减少喷油量，使汽油机处于空燃比小于等于14.7的偏稀阶段。

本发明的较佳的实施例中，下游氧传感器模块4根据开关信号，持续地对汽油机三元催化器的下游氧浓度进行采集并输出下游氧浓度信号。

具体地，下游氧传感器识别出开关信号中的开始诊断指令后，持续地对汽油机三元催化器的下游氧浓度进行数据采集，生成下游氧浓度信号并输出给诊断模块5；下游氧传感器识别出开关信号中的停止诊断指令后，停止对汽油机三元催化器的下游氧浓度进行数据采集。

本发明的较佳的实施例中，如图6所示，诊断模块5包括：

第一诊断单元51，用于根据一预设的第一临界值与下游氧浓度进行比较，对汽油机三元催化器在偏浓阶段的工作状态进行判断；

第二诊断单元52，用于根据一预设的第二临界值与下游氧浓度进行比较，对汽油机三元催化器在偏稀阶段的工作状态进行判断。

具体地，上述实施例中，第一临界值可以设置为450mv，或者其他合适的值。诊断模块5对汽油机三元催化器在偏浓阶段的工作状态进行判断。如果在持续30秒的检测期间内，下游氧浓度低于了450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏浓阶段工作故障，即汽油催化器发生故障，退出诊断；如果在检测期间的下游氧浓度超过了450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏浓阶段工作正常。

上述实施例中，第二临界值可以设置为450mv，或者其他合适的值。诊断模块5对汽油机三元催化器在偏浓阶段的工作状态进行判断。如果在持续30秒的检测期间内，下游氧浓度超过了450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏稀阶段工作故障，即汽油催化器发生故障，退出诊断；如果在检测期间的下游氧浓度没有超过450mv，那么可以判定该汽油机三元催化器在偏稀阶段工作正常，即汽油催化器工作正常。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。