一种两点式氧传感器的多功能加热控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种氧传感器加热方式的控制方法，根据氧传感器的特性，设计出一套能在不同工况下实现氧传感器所需最佳加热效率的控制算法。包括如下步骤：1)根据起动工况设置加热方式；2）根据氧传感器特性，结合其加热需求，定下不同工况下的加热效率分布；3）进行加热效率的计算；4）将加热效率转换成加热开关控制量。本发明的控制方法使得在车辆运行中采用正确的加热频率，保证氧传感器尽快进入工作状态又不会加速损坏氧传感器，正确及时地反映出混合气状态，并满足产品的耐久性需求。可降低油耗，优化排放、驾驶性。
【专利说明】一种两点式氧传感器的多功能加热控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车发动机系统的控制领域，具体涉及一种两点式氧传感器的多功能加热控制方法。
【背景技术】
[0002]氧传感器担负着反馈发动机混合气的浓稀状态给发动机控制单元(ECU)的责任，其信号的正确与否直接影响车辆的油耗和排放，同时也担负着监控三元催化转换器的作用，是发动机重要的电喷件之一。氧传感器在车辆中的位置如图1所示。
[0003]氧传感器有别于其他车用传感器，它能正常工作的前提条件就是必须有合理的加热，加热功率过大或者过小，都有可能使氧传感器信号响应变慢或者偏移，甚至损坏氧传感器。而且不同的氧传感器特性(氧传感器构造差异)，需求的加热功率不一样；在不同的工况下，需求的加热功率也不一样。正因如此，对氧传感器的加热就显得尤其关键而且复杂。
[0004]现今的汽车领域，氧传感器厂家越来越多，不同厂家的氧传感器对工作条件的要求都有区别，采用传统的加热方式，经过试验发现有以下几项缺陷:
1、氧传感器的使用寿命急剧减小，从使用一个月开始，就有氧传感器陶瓷体损坏等现象发生；
2、氧传感器信号起振时间长，导致系统进入闭环控制时间延长，油耗增加；
3、氧传感器振荡信号响应慢，导致系统闭环控制偏差大，使排放恶化，油耗增加；
4、催化器诊断受氧传感器信号的影响，易发生误诊断。
[0005]如图2所示，如果氧传感器的加热功率选择不对，用线氧对排气进行空燃比测量时就会发现，氧传感器信号反映出来的排气情况与线氧反映出来的信息不一致并且响应很慢，由此可导致闭环控制发生偏差，从而使整车的排放和油耗发生恶化，并且影响驾驶性。
[0006]针对此问题做深入研究发现，是传统的氧传感器加热模式不能满足所有氧传感器的使用要求(例如NTK氧传感器)。加热功率与氧传感器特性不匹配导致氧传感器起振时间长，强行进入工作状态导致氧传感器易损坏；并且进入工作状态后，氧信号响应慢，偏差大。
【发明内容】
[0007]针对试验过程中发现的氧传感器加热问题进行研究分析发现:需要在不同的工作环境下做不同的加热处理，不同的氧传感器特性也需要不同的加热处理。本发明就是根据不同的氧传感器特性，设计出来的一种适用于多种氧传感器的加热控制算法。
[0008]本发明具体公开了一种氧传感器加热方式的控制方法，根据氧传感器的特性，设计出一套能在不同工况下实现氧传感器所需最佳加热效率的控制算法。
[0009]包括如下步骤:
1)根据起动工况设置加热方式；
2)根据氧传感器特性，结合其加热需求，定下不同工况下的加热效率分布；
3)进行加热效率的计算；4)将加热效率转换成加热开关控制量。
[0010]其中，所述步骤I)中，通过起动时发动机温度、发动机运行时间、是否为重起动、是否为暖机启动来设置加热方式，使氧传感器尽快达到工作状态，使发动机尽快进入闭环控制。
[0011]其中，所述步骤2)具体为:在O-Tl时间段设置占空比X%，在T1-T2时间段设置占空比Y%，在Τ2-Τ3时间段设置占空比Ζ%，在大于Τ3的时间段设置占空比φ%，在不同的模式下相对应的X、Y、Z都不一样，Τ1、Τ2、Τ3也有差别，但最终的Φ%是一样的。
[0012]其中Χ%的大小考虑发动机起动时状态及氧传感器的陶瓷管工作性能；Υ%考虑氧传感器陶瓷管的工作性能及使氧传感器尽快进入就绪状态，ζ%主要考虑到使氧传感器尽快进入工作状态，Φ%为氧传感器进入就绪状态后正常工作的加热占空比，其中，Χ、Υ、Ζ及Tl、Τ2、Τ3的值主要取决于氧传感器的特性，并最终通过标定试验来修正各值的大小。
[0013]其中，步骤3)中加热效率的计算方法为:
假设发动机起动后电池电压恒定不变，此时对氧传感器的加热开关一直保持在ON的状态，则此时的加热功率最大，即为额定加热功率
【权利要求】
1.一种氧传感器加热方式的控制方法，其特征在于:根据氧传感器的特性，设计出一套能在不同工况下实现氧传感器所需最佳加热效率的控制算法。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，包括如下步骤: O根据起动工况设置加热方式； 2)根据氧传感器特性，结合其加热需求，定下不同工况下的加热效率分布； 3)进行加热效率的计算； 4)将加热效率转换成加热开关控制量。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤I)中，通过起动时发动机温度、发动机运行时间、是否为重起动、是否为暖机启动来设置加热方式，使氧传感器尽快达到工作状态，使发动机尽快进入闭环控制。
4.根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤2)具体为:在O-Tl时间段设置占空比X%，在T1-T2时间段设置占空比Y%，在Τ2-Τ3时间段设置占空比Ζ%，在大于Τ3的时间段设置占空比Φ%，在不同的模式下相对应的Χ、Υ、Ζ都不一样，Τ1、Τ2、Τ3也有差另U，但最终的Φ%是一样的。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于:其中Χ%的大小考虑发动机起动时状态及氧传感器的陶瓷管工作性能；Υ%考虑氧传感器陶瓷管的工作性能及使氧传感器尽快进入就绪状态，〖％主要考虑到使氧传感器尽快进入工作状态，0%为氧传感器进入就绪状态后正常工作的加热占空比，其中，X、Y、Z及Tl、Τ2、Τ3的值主要取决于氧传感器的特性，并最终通过标定试验来修正各值的大小。
6.根据权利要求2-5任一项所述的控制方法，其特征在于，步骤3)中加热效率的计算方法为: 假设发动机起动后电池电压恒定不变，此时对氧传感器的加热开关一直保持在ON的状态，则此时的加热功率最大，即为额定加热功率
7.根据权利要求2-6任一项所述的控制方法，其特征在于，所述步骤4)中将加热效率转换成加热开关控制量的方法为: 41)将占空比换算成单位周期内的加热时间； 42)将整个 加热时间转换成一个布尔量，叫做加热使能开关，直接控制加热电路的通断。
【文档编号】G05D23/32GK103440003SQ201310372781
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】李根深, 任黎霞 申请人:奇瑞汽车股份有限公司