氧传感器控制系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制系统及方法，尤其是一种氧传感器控制系统与方法，属于发动机控制的技术领域。
【背景技术】
[0002]公开号为CN103440003A的文件公开了一种氧传感器的加热控制方法，其主要实现对氧传感器的加热控制。该公开文件采用的技术手段和达成的效果是:根据启动工况设置加热方式，结合氧传感器特性和加热需求，确定加热效率分布，将加热效率分布转换成加热开关控制量，从而实现氧传感器尽快进入工作状态。在进入就绪工作状态后，提供恒定占空比的加热控制模式维持氧传感器的工作状态。该公开文件所公开技术方案的不足及原因是:仅说明了在氧传感器进入就绪工作状态前的氧传感器加热方法，而在实际氧传感器的排气管安装环境中，其环境温度是可变的，并不能保证氧传感器的温度始终处于工作状态，此时采用恒定占空比加热控制模式不能识别排气温度环境的变化引起的氧传感器工作状态的改变。
[0003]公开号为CN103195594A的文件公开了一种氧传感器的数据采集与处理方法，其基于工况数据和过量空气系数实现对柴油机EGR系统的反馈控制。该公开文件采用的技术手段和达成的效果是:柴油机EGR控制系统包括转速传感器、油门踏板传感器、宽域氧传感器、柴油机控制器、H桥驱动器、直流电机等。系统由柴油机控制器作为控制模块；转速传感器和油门踏板传感器信号作为反馈参数，输入柴油机控制器，并由其判定当前工况的最优过量空气系数Map数据；根据宽域氧传感器采集废弃中的氧含量，输入柴油机控制器，进行实际过量空气系数的Map图查询，将查询结果与和最优过量空气系数Map数据的差值作为反馈控制量，利用PID控制方法驱动H桥驱动器直流电机，实现对EGR阀的控制。所述公开文件中技术方案的不足及原因是:其主要涉及发动机工况判定、氧传感器的数据采集和处理以及EGR阀的控制，对于氧传感器的数据精度和响应时间以及柴油机控制器的数据负荷处理方式均未提及。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种氧传感器控制系统与方法，其能降低排气管温度变化对氧传感器的影响，提高氧传感器的数据采集精度，降低传感器数据给主核处理器带来的负荷。
[0005]按照本发明提供的技术方案，所述氧传感器控制系统，包括安装在排气管上的氧传感器、安装于发动机凸轮轴上的转速传感器以及安装于油门踏板处的油门踏板传感器；所述氧传感器、油门踏板传感器以及转速传感器均与氧传感器控制器连接，氧传感器控制器与用于对氧传感器进行加热的加热控制模块连接；
氧传感器将采集的过量空气信号以及所述氧传感器探头附近的当前温度传输至氧传感器控制器内，氧传感器控制器还接收油门踏板传感器采集的油量信号以及转速传感器采集的转速信号，氧传感器控制器根据转速信号与油量信号判断发动机的类型以及所述发动机的当前工况，氧传感器控制器根据判定发动机的类型选取预先存储于氧传感器控制器内的Map图，且氧传感器控制器根据判断发动机的当前工况确定加热控制信号；
氧传感器控制器控制加热控制模块根据加热控制信号对氧传感器进行加热，以使得氧传感器的探头能处于最优工作温度区间；当氧传感器的探头处于最优工作温度区间后，氧传感器控制器根据氧传感器采集的过量空气信号以及选取的Map图确定过量空气系数。
[0006]所述加热控制信号为PffM信号，加热控制信号控制加热控制模块对氧传感器的探头加热过程为启动加热阶段或工作加热阶段；
在启动加热阶段，加热控制信号根据起始工况控制加热控制模块按规定加热速率对氧传感器的探头进行加热，直至氧传感器的探头温度达到指定工作温度，所述起始工况是指氧传感器控制器根据氧传感器采集所述氧传感器探头附近的当前温度、转速传感器采集的当前转速以及油门踏板传感器采集的油量信号确定的起始加热点以及起始加热时间；
在工作加热阶段，若氧传感器探头附近的当前温度未达到标定阈值的下限时，加热控制信号采用Bang-Bang控制法使得加热控制模块按规定加热速率对氧传感器的探头进行加热，直至氧传感器探头附近的当前温度为标定阈值的下限；在氧传感器探头附近的当前温度位于标定阈值内时，加热控制信号采用PID控制法控制热控制模块对氧传感器的探头进行加热，以使得氧传感器的探头处于最优工作温度区间。
[0007]所述氧传感器控制器判断发动机的类型为汽油机或柴油机，当发动机为汽油机时，氧传感器控制器将过量空气信号与汽油机Map图在Iamda (0.62-1.2)标定数据范围内采用多点线性插值进行拟合，以得到汽油机的过量空气系数；当发动机为柴油机时，氧传感器控制器将过量空气信号与柴油机Map图在Iamda (1~6)标定数据范围内采用多点线性插值进行拟合，以得到柴油机的过量空气系数。
[0008]所述氧传感器控制器包括信号处理模块、算法解析模块、机型判定模块以及插值匹配模块；
氧传感器控制器通过信号处理模块与氧传感器、油门踏板传感器以及转速传感器连接，信号处理模块能将氧传感器采集的过量空气信号、氧传感器探头附近的当前温度、油门踏板传感器采集油量信号以及转速传感器采集的转速信号分别转换为过量空气数字信号、氧传感器探头附近的当前温度数字信号、油量数字信号以及转速数字信号；算法解析模块接收并解析所述过量空气数字信号，氧传感器探头附近的当前温度数字信号、油量数字信号以及转速数字信号，机型判定模块根据解析后的过量空气数字信号、油量数字信号以及转速数字信号判断发动机的类型以及发动机的当前工况，机型判断模块根据发动机的当前工况向加热控制模块传输加热控制信号；插值匹配模块根据机型判定模块判定发动机的类型选取Map图，并将选取的Map图与过量空气数字信号进行拟合，以确定所需的过量空气系数；插值匹配模块将确定的过量空气系数通过消息收发模块传输至车辆控制系统节点。
[0009]所述氧传感器控制器包括主核处理器以及辅核处理器，所述主核处理器与辅核处理器均能读写动态数据共享区，主核处理器在读写动态数据共享区时，禁止辅核处理器对动态数据共享区的读写操作；辅核处理器在读写动态数据共享区时，禁止主核处理器对动态数据共享区的读写操作；
信号处理模块位于辅核处理器内，辅核处理器能向加热控制模块传输加热控制信号；算法解析模块、机型判断模块以及插值匹配模块均位于主核处理器内。
[0010]所述氧传感器控制器能与用于标定或维修的上位机连接，氧传感器控制器将过量空气系数、转速信号、油量信号以及氧传感器探头附近的当前温度均传输至上位机内，以由上位机显示输出。
[0011]—种氧传感器的控制方法，将氧传感器安装于排气管上，将转速传感器安装于在发动机的凸轮轴上且将油门踏板传感器安装在油门踏板处；所述氧传感器、油门踏板传感器以及转速传感器均与氧传感器控制器连接，氧传感器控制器与用于对氧传感器进行加热的加热控制模块连接；
氧传感器将采集的过量空气信号以及所述氧传感器探头附近的当前温度传输至氧传感器控制器内，油门踏板传感器将采集的油量信号、转速传感器将采集的转速信号均传输至氧传感器控制器内；氧传感器控制器根据转速信号与油量信号判断发动机的类型以及所述发动机的当前工况，氧传感器控制器根据判定发动机的类型选取预先存储于氧传感器控制器内的Map图，且氧传感器控制器根据判断发动机的当前工况确定加热控制信号；
氧传感器控制器控制加热控制模块根据加热控制信号对氧传感器进行加热，以使得氧传感器的探头能处于最优工作温度区间；当氧传感器的探头处于最优工作温度区间后，氧传感器控制器根据氧传感器采集的过量空气信号以及选取的Map图确定过量空气系数。
[0012]所述加热控制信号为PffM信号，加热控制信号控制加热控制模块对氧传感器的探头加热过程为启动加热阶段或工作加热阶段；
在启动加热阶段，加热控制信号根据起始工况控制加热控制模块按规定加热速率对氧传感器的探头进行加热，直至氧传感器的探头温度达到指定工作温度，所述起始工况是指氧传感器控制器根据氧传感器采集所述氧传感器探头附近的当前温度、转速传感器采集的当前转速以及油门踏板传感器采集的油量信号确定的起始加热点以及起始加热时间；
在工作加热阶段，若氧传感器探头附近的当前温度未达到标定阈值的下限时，加热控制信号采用Bang-Bang控制法使得加热控制模块按规定加热速率对氧传感器的探头进行加热，直至氧传感器探头附近的当前温度为标定阈值的下限；在氧传感器探头附近的当前温度位于标定阈值内时，加热控制信号采用PID控制法控制热控制