CN107676158B - 三元催化转换器的故障诊断方法及装置 - Google Patents

三元催化转换器的故障诊断方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种三元催化转换器的故障诊断方法及装置,其中,故障诊断方法包括如下步骤:1)获取前氧传感器产生的控制信号和进气流量;2)基于所述控制信号和进气流量,进行模拟计算,获得模拟氧传感器电压信号;3)根据所述模拟氧传感器电压信号,计算获得模拟氧传感器振幅;4)获取待诊断的三元催化转换器的后氧传感器产生的电压信号;5)根据所述后氧传感器的电压信号计算实测后氧传感器振幅;6)基于所述模拟氧传感器振幅和实测后氧传感器振幅,诊断所述三元催化转换器是否发生故障。

Description

三元催化转换器的故障诊断方法及装置
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域,特别地,涉及一种三元催化转换器的故障诊断方法及装置。
背景技术
三元催化器是安装在汽车排气***中最重要的机外净化装置,它可将汽车尾气排出的CO(一氧化碳)、HC(碳氢化合物)和NOx(氮氧化物)等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气,以达到净化尾气、降低污染的目的。
车辆的三元催化器在正常使用过程中会逐步裂化,最终不能进行三元催化转换,以至于不能满足国家排放法规的要求。此外,车辆由于使用不当也会造成催化器提前失效,从而造成尾气超标。因此,发动机控制单元需要具有三元催化转换区监控功能,以及时发现三元催化转换器的故障,从而保证三元催化转换器始终具有较高的净化效率。
对三元催化器的催化转化能力进行检测的方法有多种,可以对HC排放物直接进行监测,这种方法需要使用能够直接监测到排气中HC含量的传感器,但是由于成本高昂、可靠性不足够高等问题,目前采用的不多。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种成本低、可靠性高的三元催化转换器的故障诊断方法和装置以及设备。
为解决上述技术问题,本发明一方面提供了一种三元催化转换器的故障诊断方法。
根据本发明实施例的三元催化转换器的故障诊断方法,包括如下步骤:
1)获取前氧传感器产生的控制信号和进气流量;
2)基于所述控制信号和进气流量,进行模拟计算,获得模拟氧传感器电压信号;
3)根据所述模拟氧传感器电压信号,计算获得模拟氧传感器振幅;
4)获取待诊断的三元催化转换器的后氧传感器产生的电压信号;
5)根据所述后氧传感器的电压信号计算实测后氧传感器振幅;
6)基于所述模拟氧传感器振幅和实测后氧传感器振幅,诊断所述三元催化转换器是否发生故障。
根据本发明的一些实施例,所述步骤2)可以为:将所述三元催化转换器替换为预定的裂化催化器,在所述前氧传感器的控制信号和进气流量的情况下计算经过所述裂化催化器转换之后应得的电压信号,以该电压信号为模拟氧传感器电压信号。
根据本发明的一些实施例,所述步骤6)包括如下子步骤:
6-1)分别计算一定时间段内所述模拟样传感器振幅的平均值和实测后氧传感器振幅平均值;
6-2)将所述模拟氧传感器振幅的平均值和所述实测后氧传感器振幅平均值进行比较,当所述实测后氧传感器振幅平均值大于所述模拟氧传感器振幅的平均值时,诊断为所述三元催化转换器故障。
根据本发明的一些实施例,所述步骤6)还包括如下子步骤:
6-3)当诊断为所述三元催化转换器故障,则点亮发动机故障灯。
进一步,根据本发明的一些实施例,在子步骤6-3)中,进行循环诊断处理,当预定循环处理诊断处理次数中,诊断为所述三元催化转换器故障的次数超过阈值,则点亮发动机故障灯。
根据本发明的另一方面,还提供了一种三元催化转换器的故障诊断装置。
根据本发明实施例的三元催化转换器的故障诊断装置,包括:
第一获取模块,以获取前氧传感器产生的控制信号和进气流量;
模拟计算模块,以基于所述控制信号和进气流量,进行模拟计算,获得模拟氧传感器电压信号;
第一振幅计算模块,以根据所述模拟氧传感器电压信号,计算获得模拟氧传感器振幅;
第二获取模块,以获取待诊断的三元催化转换器的后氧传感器产生的电压信号;
第二振幅计算模块,以根据所述后氧传感器的电压信号计算实测后氧传感器振幅;
诊断模块,以基于所述模拟氧传感器振幅和实测后氧传感器振幅,诊断所述三元催化转换器是否发生故障。
根据本发明的一些实施例,所述模拟计算模块被配置为,将所述三元催化转换器替换为预定的裂化催化器,在所述前氧传感器的控制信号和进气流量的情况下计算经过所述裂化催化器转换之后应得的电压信号,以该电压信号为模拟氧传感器电压信号。
根据本发明的一些实施例,所述诊断模块包括:
计算单元,所述计算单元分别计算一定时间段内所述模拟氧传感器振幅的平均值和实测后氧传感器振幅平均值;和
判断单元,所述判断单元将所述模拟氧传感器振幅的平均值和所述实测后氧传感器振幅平均值进行比较,当所述实测后氧传感器振幅平均值大于所述模拟氧传感器振幅的平均值时,诊断为所述三元催化转换器故障。
进一步地,所述诊断模块还可以包括:
报警单元,所述报警单元被配置为当诊断为所述三元催化转换器故障,则点亮发动机故障灯。
更进一步地,所述报警单元可以被配置为进行循环诊断处理,当预定次数的循环诊断处理中,诊断为所述三元催化转换器故障的次数超过阈值,则点亮发动机故障灯。
根据本发明的上述实施例,通过模拟裂化催化器下的模拟氧传感器振幅,与实测后氧传感器振幅进行比对,如果实测后氧传感器振幅超过裂化催化器下的模拟氧传感器振幅,则诊断催化器裂化,由此,能够利用现有的元件中所能够检测到的信号,实时、快捷、可靠地进行三元催化转换器的故障诊断,其不会导致成本的增加,且可靠性高。
附图说明
图1为根据本发明实施例的三元催化转换器的故障诊断方法的流程图;
图2为根据本发明实施例的三元催化转换器的故障诊断方法中模拟计算以获得模拟氧传感器电压信号的计算过程示意图;
图3为根据本发明实施例的三元催化转换器的故障诊断装置的模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面,首先结合图1对根据本发明实施例的三元催化转换器的故障诊断方法进行说明。
如图1所示,根据本发明实施例的三元催化转换器的故障诊断方法,包括如下步骤:
步骤1)获取前氧传感器产生的控制信号和进气流量。
其中,控制信号例如包括根据前氧传感器电压反馈的闭环燃油的修正系数fr_w,修正系数fr_w是根据氧传感器浓稀信号进行PI项调节,根据PI项调节fr_w的变化范围大概是1+0.03。
进气流量为进气质量流量ml,根据进气流量ml_w结合空燃比计算得出的排气流量msabg_w。
步骤2)基于所述控制信号和进气流量,进行模拟计算,获得模拟氧传感器电压信号。
例如,根据本发明的一些示例,将所述三元催化转换器替换为预定的裂化催化器,在所述前氧传感器的控制信号和进气流量的情况下,计算经过所述裂化催化器转换之后应得的电压信号,以该电压信号为模拟氧传感器电压信号。
图2为该模拟计算的计算过程示意图。
模拟电压信号,例如可以通过如下方法进行计算:
1、根据修正系数fr_w计算其振幅;
2、把fr_w的振幅乘以排气流量msabg_w后,根据进气质量流量进行一系列信号滤波处理模拟出裂化催化器条件下的模拟氧传感器电压,模拟的机理就是模拟的氧传感器的电压变化与裂化催化器的实测氧传感器电压变化大概一致。
步骤3)根据所述模拟氧传感器电压信号,计算获得模拟氧传感器振幅。
关于从电压信号计算获得模拟氧传感器振幅的方法,例如可以通过如下方法进行:计算一段时间上述电压信号的平均值N,计算当前电压信号与该平均值之间的偏差,计算一段时间内的偏差的绝对值的平均值M,将上述偏差的绝对值的平均值M乘以一个系数K(该系数K与发动机转速以及负荷相关),所得的值即为模拟氧传感器振幅。
步骤4)获取待诊断的三元催化转换器的后氧传感器产生的电压信号。
步骤5)根据所述后氧传感器的电压信号计算实测后氧传感器振幅。
该计算方法可以参考上述步骤3)中的计算方法进行,在此不再赘述。
步骤6)基于所述模拟氧传感器振幅和实测后氧传感器振幅,诊断所述三元催化转换器是否发生故障。
根据本发明的一些实施例,步骤6)可以包括如下子步骤:
6-1)分别计算一定时间段内所述模拟样传感器振幅的平均值和实测后氧传感器振幅平均值;
6-2)将所述模拟氧传感器振幅的平均值和所述实测后氧传感器振幅平均值进行比较,当所述实测后氧传感器振幅平均值大于所述模拟氧传感器振幅的平均值时,诊断为所述三元催化转换器故障。
进一步地,所述步骤6)还可以包括如下子步骤:
6-3)当诊断为所述三元催化转换器故障,则点亮发动机故障灯。
在本发明的一些示例中,在子步骤6-3)中,进行循环诊断处理,当预定循环诊断处理次数(例如取100次)中,诊断为所述三元催化转换器故障的次数超过阈值(例如取80次),则点亮发动机故障灯。
当然,上述预定循环诊断处理次数以及阈值可以根据使用环境、所使用的三元催化转换器的具体情况等适宜地进行改变。
下面,结合图2,对根据本发明实施例的三元催化转换器的故障诊断装置进行说明。
如图2所示,根据本发明实施例的三元催化转换器的故障诊断装置10,包括:第一获取模块100、模拟计算模块200、第一振幅计算模块300、第二获取模块400、第二振幅计算模块500、以及诊断模块600。
其中,第一获取模块100,用于获取前氧传感器产生的控制信号和进气流量。
模拟计算模块200,基于所述控制信号和进气流量,进行模拟计算,获得模拟氧传感器电压信号。
具体地,模拟计算模块200可以被配置为,将所述三元催化转换器替换为预定的裂化催化器,在所述前氧传感器的控制信号和进气流量的情况下计算经过所述裂化催化器转换之后应得的电压信号,以该电压信号为模拟氧传感器电压信号。
第一振幅计算模块300,根据所述模拟氧传感器电压信号,计算获得模拟氧传感器振幅。
第二获取模块400,获取待诊断的三元催化转换器的后氧传感器产生的电压信号。
第二振幅计算模块500,根据所述后氧传感器的电压信号计算实测后氧传感器振幅。
诊断模块600,基于所述模拟氧传感器振幅和实测后氧传感器振幅,诊断所述三元催化转换器是否发生故障。
具体地,诊断模块600可以包括:计算单元(未图示)和判断单元(未图示)。
其中,所述计算单元分别计算一定时间段内所述模拟氧传感器振幅的平均值和实测后氧传感器振幅平均值。
所述判断单元将所述模拟氧传感器振幅的平均值和所述实测后氧传感器振幅平均值进行比较,当所述实测后氧传感器振幅平均值大于所述模拟氧传感器振幅的平均值时,诊断为所述三元催化转换器故障。
进一步地,诊断模块600还可以包括报警单元(未图示)。所述报警单元被配置为,当诊断为所述三元催化转换器故障,则点亮发动机故障灯。具体地,所述报警单元还可以被配置为进行循环诊断处理,当预定循环诊断处理次数中,诊断为所述三元催化转换器故障的次数超过阈值,则点亮发动机故障灯。
根据本发明的上述实施例,通过模拟裂化催化器下的模拟氧传感器振幅,与实测后氧传感器振幅进行比对,如果实测后氧传感器振幅超过裂化催化器下的模拟氧传感器振幅,则诊断催化器裂化,由此,能够利用现有的元件中所能够检测到的信号,实时、快捷、可靠地进行三元催化转换器的故障诊断,其不会导致成本的增加,且可靠性高。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种三元催化转换器的故障诊断方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)获取前氧传感器产生的控制信号和进气流量;
2)基于所述控制信号和进气流量,进行模拟计算,获得模拟氧传感器电压信号;
3)根据所述模拟氧传感器电压信号,计算获得模拟氧传感器振幅;
4)获取待诊断的三元催化转换器的后氧传感器产生的电压信号;
5)根据所述后氧传感器的电压信号计算实测后氧传感器振幅;
6)基于所述模拟氧传感器振幅和实测后氧传感器振幅,诊断所述三元催化转换器是否发生故障;
所述步骤2)具体包括:
将所述三元催化转换器替换为预定的裂化催化器,在所述前氧传感器的控制信号和进气流量的情况下计算经过所述裂化催化器转换之后应得的电压信号,以该电压信号为模拟氧传感器电压信号。
2.如权利要求1所述的故障诊断方法,其特征在于,所述步骤6)包括如下子步骤:
6-1)分别计算一定时间段内所述模拟氧传感器振幅的平均值和实测后氧传感器振幅平均值;
6-2)将所述模拟氧传感器振幅的平均值和所述实测后氧传感器振幅平均值进行比较,当所述实测后氧传感器振幅平均值大于所述模拟氧传感器振幅的平均值时,诊断为所述三元催化转换器故障。
3.如权利要求2所述的故障诊断方法,其特征在于,所述步骤6)还包括如下子步骤:
6-3)当诊断为所述三元催化转换器故障,则点亮发动机故障灯。
4.如权利要求3所述的故障诊断方法,其特征在于,在子步骤6-3)中,进行循环诊断处理,当预定次数的循环诊断处理中,诊断为所述三元催化转换器故障的次数超过阈值,则点亮发动机故障灯。
5.一种三元催化转换器的故障诊断装置,其特征在于,包括:
第一获取模块,以获取前氧传感器产生的控制信号和进气流量;
模拟计算模块,以基于所述控制信号和进气流量,进行模拟计算,获得模拟氧传感器电压信号;
第一振幅计算模块,以根据所述模拟氧传感器电压信号,计算获得模拟氧传感器振幅;
第二获取模块,以获取待诊断的三元催化转换器的后氧传感器产生的电压信号;
第二振幅计算模块,以根据所述后氧传感器的电压信号计算实测后氧传感器振幅;
诊断模块,以基于所述模拟氧传感器振幅和实测后氧传感器振幅,诊断所述三元催化转换器是否发生故障;
所述模拟计算模块被配置为,将所述三元催化转换器替换为预定的裂化催化器,在所述前氧传感器的控制信号和进气流量的情况下计算经过所述裂化催化器转换之后应得的电压信号,以该电压信号为模拟氧传感器电压信号。
6.如权利要求5所述的故障诊断装置,其特征在于,所述诊断模块包括:
计算单元,所述计算单元分别计算一定时间段内所述模拟氧传感器振幅的平均值和实测后氧传感器振幅平均值;和
判断单元,所述判断单元将所述模拟氧传感器振幅的平均值和所述实测后氧传感器振幅平均值进行比较,当所述实测后氧传感器振幅平均值大于所述模拟氧传感器振幅的平均值时,诊断为所述三元催化转换器故障。
7.如权利要求6所述的故障诊断装置,其特征在于,所述诊断模块还包括:
报警单元,所述报警单元被配置为当诊断为所述三元催化转换器故障,则点亮发动机故障灯。
8.如权利要求7所述的故障诊断装置,其特征在于,所述报警单元被配置为进行循环诊断处理,当预定次数的循环诊断处理中,诊断为所述三元催化转换器故障的次数超过阈值,则点亮发动机故障灯。
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