CN108798849A - 车辆催化器怠速诊断***和方法 - Google Patents

车辆催化器怠速诊断***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车辆催化器怠速诊断***和方法,其中,该车辆催化器怠速诊断***包括发动机怠速监测模块、使能条件判断模块、催化器诊断模块以及起停功能模块。通过采用本发明的车辆催化器怠速诊断***和方法能够在配备有带起停功能的发动机的车辆上保证三元催化器的诊断,从而提高三元催化器的IUPR率。

Description

车辆催化器怠速诊断***和方法
技术领域
本发明涉及车辆控制***领域,并且更具体而言,涉及一种车辆催化器怠速诊断***和方法,其适用于配备有怠速起停(Stop/Start,缩写为S/S)功能的汽油发动机,并且在车载诊断(On-board Diagnostics,缩写为OBD)***中应用。
背景技术
随着中国环保法律和环保措施的加强,越来越多的车辆变为以满足轻型汽车排放标准(中国第五阶段)(以下简称为国V阶段)为前提来进行设计。国V阶段的标准关注与三元催化器劣化诊断相关联的NMHC (Non-methane Hydrocarbon,非甲烷烃)和NOx排放量。当由于三元催化器劣化而导致所排放的污染物超过OBD中设定的排放上限值时,OBD将使车辆驾驶面板上的故障指示灯(Malfunction Indicator Lamp,缩写为MIL ) 点亮,并且发出对应的故障码。此外,国V阶段的相关法律法规还规定车辆三元催化器的诊断率(In-usePerformance Ratio,缩写为IUPR)需要达到一定的水平。
图1图示了现有技术中常用的三元催化器诊断装置。其中,在三元催化器10的上游和下游处分别设置有前级氧传感器11和后级氧传感器12。前级氧传感器11和后级氧传感器12设置为分别测量三元催化器10的上游和下游的氧含量,并且向OBD发出指示氧含量的电信号(通常为电压信号)。通过比较前级氧传感器11和后级氧传感器12的电压信号,能够确定三元催化器10的储氧能力(Oxygen Storage Capacity,缩写为OSC),进而判断三元催化器10的转化效率。对本领域技术人员已知的是,三元催化器10的上游通常联接至发动机排气端上,并且三元催化器10的下游通常联接至车辆的尾气管。
图2图示了现有技术中对三元催化器进行诊断的方法。其中,曲线20代表了前级氧传感器11的电压信号,并且曲线21代表了后级氧传感器12的电压信号。当车辆进入怠速状态且在一定工况下时,在t0时刻使空燃比加浓,前级氧传感器11和后级氧传感器12先后做出响应,也即如图2中所示的那样,曲线20和曲线21相继发生变化;随后,在t1时刻使空燃比减稀,并且在t2时刻使空燃比恢复。如图2所示的那样,前级氧传感器11将相对快地在t3时刻对空燃比的减稀做出响应,即曲线20发生变化,而后级氧传感器12将延迟到t4时刻才做出响应,即曲线21发生变化。t3和t4之间的时间差即为储氧时间,并且当储氧时间小于标定的限值时,可判断三元催化器已丧失了储氧能力。
然而,越来越多的车辆开始应用起停功能。起停***设置为使得当车辆刹车停止怠速且工况满足一定条件的情况下,车辆将被强制熄火;而当驾驶员松开刹车并意在启动车辆时,发动机控制模块能够根据逻辑判断来使车辆发动机自动启动。起停***意在降低车辆在城市中低速拥堵的工况下的燃油消耗,并且在短时停车时自动地使发动机关闭,从而减少了排放并降低了大气污染水平。
上述三元催化器诊断***有时需要在车辆怠速的情况下运行。然而,在具有起停功能的车辆上,车辆管理***将在车辆怠速的情况下使发动机关闭。这使得三元催化器诊断***无法运行,进而影响车辆三元催化器的IUPR率。
因此,所期望的是设计一种车辆催化器怠速诊断***和方法,其能够设置在带有起停功能的车辆上,并且保证车辆三元催化器的诊断不受车辆起停状态的影响,从而提高车辆三元催化器的IUPR率。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种车辆催化器怠速诊断***,其能够解决上述的问题中的至少一个。本发明还涉及一种车辆催化器怠速诊断方法,其能够解决上述问题中的至少一个并且带来期望的技术效果。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
一种车辆催化器怠速诊断***,其特征在于,其包括:
发动机怠速监测模块,其构造为监测发动机是否怠速;
使能条件判断模块,其包括催化器诊断使能条件判断模块和起停功能使能条件判断模块,并且所述催化器诊断使能条件判断模块和所述起停功能使能条件判断模块分别构造为与所述发动机怠速监测模块联接,并且所述催化器诊断使能条件判断模块和所述起停功能使能条件判断模块互相连接;
催化器诊断模块,其构造为与所述催化器诊断使能条件判断模块连接;以及
起停功能模块,其构造为与所述起停功能使能条件判断模块连接。
上述车辆催化器怠速诊断***,其中,车辆催化器怠速诊断***构造为设置在发动机的OBD***中。
上述车辆催化器怠速诊断***,其中,车辆催化器怠速诊断***为软件模块或电子电路。
一种车辆催化器怠速诊断方法,其中,其包括下列步骤:
在车辆运行时,监测车辆是否怠速,如果未发生怠速则继续监测,如果发生怠速,则进入催化器诊断状态判断步骤;
在催化器诊断状态判断步骤中,通过判断运行状态参数来进入启动催化器诊断模块步骤或启动起停模块步骤;
在启动催化器诊断模块步骤中,如果催化器诊断模块启动成功,则继续进行催化器诊断;如果催化器诊断模块启动失败,则转向启动起停模块步骤;
在催化器诊断模块运行步骤中,监测诊断是否完成并且监测运行状态参数的值,如果判断诊断未完成,则返回至车辆运行的状态,并且设置运行状态参数的值;如果判断诊断已完成,则返回至监测车辆是否怠速的步骤,并且设置运行状态参数的值;
在启动起停模块的步骤中,如果起停模块成功启动,则继续执行起停操作,并且使得车辆发动机自动关停,然后返回到车辆运行的状态;如果起停模块启动失败,则返回到监测车辆是否怠速的步骤。
上述车辆催化器怠速诊断方法,其中,运行状态参数构造为pending参数。
上述车辆催化器怠速诊断方法,其中,运行状态参数的值默认为0;并且在催化器诊断状态判断步骤中,当运行状态参数的值为0时,进入启动催化器诊断模块步骤,当运行状态参数的值为1时,进入启动起停模块步骤;并且在催化器诊断模块开始运行之后,如果判断诊断未完成,则将运行状态参数的值设为0;如果判断诊断已完成,则将运行状态参数的值设为1。
本发明的有益效果在于:本发明的车辆催化器怠速诊断***具有结构简单、设计合理、易于制造、使用可靠且寿命长等诸多优点。本发明的车辆催化器怠速诊断方法具有简单便捷、快速响应且安全可靠的优点。通过采用本发明的车辆催化器怠速诊断***和方法,能够在带有起停功能的车辆上保证三元催化器的诊断,从而提高了三元催化器的IUPR率。
附图说明
以下将接合附图和优选实施例来对本发明的技术方案进行进一步详细描述。
图1是现有技术中的车辆催化器怠速诊断***的结构示意图。
图2是图1中所示的车辆催化器怠速诊断***的诊断原理示意图。
图3是本发明的车辆催化器怠速诊断***的一个实施例的结构示意图。
图4是本发明的车辆催化器怠速诊断方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域技术人员将领会的是,这些描述仅为描述性的、示例性的,并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。
首先,需要说明的是,在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中的方向来定义的,它们是相对的概念,并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而变化。所以,不应将这些或其他方位用语理解为限制性用语。
此外,还应当指出的是,对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征,或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征,仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合,从而获得未在本文中直接提及的本发明的其他实施例。
图3是本发明的车辆催化器怠速诊断***的一个实施例的结构示意图。其中,车辆催化器怠速诊断***M0包括发动机怠速检测模块M1、使能条件判断模块M2、催化器诊断(CATD, Catalyst Diagnostics)模块M3和起停功能模块M4。使能条件判断模块M2又包括催化器诊断使能条件判断模块M20和起停功能使能条件判断模块M21。发动机怠速检测模块M1构造为向催化器诊断使能条件判断模块M20和起停功能使能条件判断模块M21发送信号,并且催化器诊断使能条件判断模块M20构造为向起停功能使能条件判断模块M21发送信号。催化器诊断使能条件判断模块M20和起停功能使能条件判断模块M21还分别构造为向催化器诊断模块M3和起停功能模块M4发送信号。
其中,发动机怠速检测模块M1构造为检测发动机怠速状态。使能条件判断模块M2构造为判断需要激活催化器诊断模块M3或起停功能模块M4。催化器诊断模块M3构造为执行并管理催化器诊断,并且起停功能模块M4构造为执行并管理车辆自动起停。
图4是本发明的车辆催化器怠速诊断方法的一个实施例的流程图,图示了本发明的驾驶循环。其中,在车辆运行时,监测车辆是否怠速。如果未发生怠速则继续监测;如果发生怠速,则进入催化器诊断状态判断步骤。在催化器诊断状态判断步骤中,通过判断运行状态参数(例如,在图示的实施例中,运行状态参数被称为pending参数)来决定进入启动催化器诊断模块步骤或启动起停模块步骤。例如,在本发明的实施例中,运行状态参数可默认设为0,并且如果监测到运行状态参数为0,则进入启动催化器诊断模块步骤;如果监测到运行状态参数为1,则进入启动起停模块步骤。在启动催化器诊断模块步骤中,如果催化器诊断模块成功启动,则继续进行催化器诊断,如果催化器诊断模块启动失败,则转向启动起停模块步骤。在催化器诊断模块开始运行之后,监测诊断是否完成,并且判断运行状态参数是否为0。如果未能顺利完成,则将运行状态参数设为0,并且返回至车辆运行的状态;如果诊断已完成,则将运行状态参数设为1,并且返回至监测车辆是否怠速的步骤。
另一方面,在启动起停模块的步骤中,如果起停模块成功启动,则继续执行起停操作,并且使得车辆发动机自动关停(Auto stop),然后返回到车辆运行的状态;如果起停模块启动失败,则返回到监测车辆是否怠速的步骤。这样的步骤使得在进入启动起停模块的步骤之后,催化器诊断模块将不会影响接下来的步骤和运行,使得在单次驾驶循环中,催化器诊断模块不会再影响起停模块的运行。
本领域技术人员将领会的是,运行状态参数可根据实际需要设定为以任何合适的数字或字母等来代表运行状态,并且运行状态参数可具有其他名称。
通过采用图4中的车辆催化器怠速诊断方法,可以防止在车辆停止时由于起停模块运行而使发动机在未进行催化器怠速诊断的情况下直接停机。由于判断运行状态参数的设置,在每个驾驶循环中催化器诊断只进行一次,使得起停模块不至于由于催化器诊断而长时间地不启动,这样也能减少催化器诊断对起停模块和车辆排放油耗的影响。因此,通过采用上述的车辆催化器怠速诊断方法,本领域技术人员能够在保证进行催化器怠速诊断的同时确保车辆的IUPR率。
本领域技术人员将领会的是,上文的车辆催化器怠速诊断方法中的各个模块既可由OBD中的软件模块来执行,也可由具体的电子元件或电路或模块来执行,例如,由图3中所示的车辆催化器怠速诊断***M0来执行。
本领域技术人员可容易地根据本公开内容来制造包含本发明的车辆催化器怠速诊断***的车辆,且/或将本发明的车辆催化器怠速诊断方法应用于车辆上,也可将本发明的车辆催化器怠速诊断***和方法应用于汽油发动机的OBD诊断功能的开发。
与常规的车辆催化器怠速诊断***和方法相比,通过采用本发明的车辆催化器怠速诊断***和方法,能够避免由于起停***使发动机停机而无法进行催化器状态诊断的情况,从而提高催化器诊断的IUPR率,提高燃油经济性,并且确保满足国V阶段排放的要求。
本说明书参考附图来公开本发明,并且还使本领域技术人员能够实施本发明,包括制造和使用任何装置或***、选用合适的材料以及使用任何结合的方法。本发明的范围由请求保护的技术方案限定,并且包含本领域技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件,或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件,则此类其他实例意在处于由本发明的权利要求书请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种车辆催化器怠速诊断***,其特征在于,其包括:
发动机怠速监测模块,其构造为监测发动机是否怠速;
使能条件判断模块,其包括催化器诊断使能条件判断模块和起停功能使能条件判断模块,并且所述催化器诊断使能条件判断模块和所述起停功能使能条件判断模块分别构造为与所述发动机怠速监测模块联接,并且所述催化器诊断使能条件判断模块和所述起停功能使能条件判断模块互相连接;
催化器诊断模块,其构造为与所述催化器诊断使能条件判断模块连接;以及
起停功能模块,其构造为与所述起停功能使能条件判断模块连接。
2.根据权利要求1所述的车辆催化器怠速诊断***,其特征在于,所述车辆催化器怠速诊断***构造为设置在发动机的OBD***中。
3.根据权利要求2所述的车辆催化器怠速诊断***,其特征在于,所述车辆催化器怠速诊断***为软件模块或电子电路。
4.一种车辆催化器怠速诊断方法,其特征在于,其包括下列步骤:
在车辆运行时,监测车辆是否怠速,如果未发生怠速则继续监测,如果发生怠速,则进入催化器诊断状态判断步骤;
在催化器诊断状态判断步骤中,通过判断运行状态参数来进入启动催化器诊断模块步骤或启动起停模块步骤;
在启动催化器诊断模块步骤中,如果催化器诊断模块启动成功,则继续进行催化器诊断;如果催化器诊断模块启动失败,则转向启动起停模块步骤;
在催化器诊断模块运行步骤中,监测诊断是否完成并且监测所述运行状态参数的值,如果判断诊断未完成,则返回至车辆运行的状态,并且设置所述运行状态参数的值;如果判断诊断已完成,则返回至监测车辆是否怠速的步骤,并且设置所述运行状态参数的值;
在启动起停模块的步骤中,如果起停模块成功启动,则继续执行起停操作,并且使得车辆发动机自动关停,然后返回到车辆运行的状态;如果起停模块启动失败,则返回到监测车辆是否怠速的步骤。
5.根据权利要求4所述的车辆催化器怠速诊断方法,其特征在于,所述运行状态参数构造为pending参数。
6.根据权利要求4所述的车辆催化器怠速诊断方法,其特征在于,所述运行状态参数的值默认为0;并且在催化器诊断状态判断步骤中,当所述运行状态参数的值为0时,进入启动催化器诊断模块步骤,当所述运行状态参数的值为1时,进入启动起停模块步骤;并且在催化器诊断模块开始运行之后,如果判断诊断未完成,则将所述运行状态参数的值设为0;如果判断诊断已完成,则将所述运行状态参数的值设为1。
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