CN109630297A - 混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略 - Google Patents

混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略，汽车在天然气发动机的正常运行过程中，当电子控制单元ECU和整车控制器检测到汽车满足一定的整车电动运行条件后，给天然气发动机发送停机报文，天然气发动机点火钥匙处于key on的状态，天然气发动机run状态变为false，即进入混动停机模式，此时氧传感器持续加热工作，如果在持续加热标定时间限值内天然气发动机重新工作，则氧传感器持续加热工作；否则氧传感器退出加热，停止工作，由于增加了混动停机功能，可以控制氧传感器适时退出加热模式，解决了因为停机引起氧传感器不能持续加热工作的问题，提高了氧传感器的使用寿命，降低了氧传感器的故障率。

Description

混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略
技术领域
本发明涉及天然气发动机控制技术领域，尤其涉及一种混合动力天然气发动机用氧传感器的控制策略。
背景技术
氧传感器是汽车上的标准配置，它是利用陶瓷敏感元件测量汽车排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制燃烧空燃比，以保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。氧传感器是目前最佳的燃烧气氛测量器件，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。
基于上述作用与优点，氧传感器被广泛用于混合动力的天然气发动机上。目前，国内市场应用的混合动力发动机，在满足一定条件下，整车控制器会给发动机发送停机报文，发动机停止运行，整车以纯电动模式运行，提高了整车的经济性，但是在停机的过程中，氧传感器停止工作，等到下次发动机重新起动后，氧传感器重新加热开始工作。由于混合动力天然气发动机的上述工作特点，混动***会频繁的启停发动机，这样就会导致氧传感器频繁地在工作与不工作状态之间切换，进而降低氧传感器使用寿命，增加了氧传感器的故障率，从而增加了混合动力汽车的维修频率和维护费用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种增加了混动停机功能，能够延长氧传感器使用寿命的混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略，在发动机的电子控制单元ECU和整车控制器的配合下控制氧传感器，所述电子控制单元ECU与所述整车控制器之间连接有CAN总线，包括以下步骤：
步骤一、启动天然气发动机，利用所述天然气发动机驱动混合动力车行进，所述电子控制单元ECU处于key on状态，所述氧传感器处于加热工作状态；
步骤二、所述电子控制单元ECU实时检测所述天然气发动机的运行参数，即检测所述天然气发动机的水温、燃气消耗量和机油温度，当所述水温为T1、所述燃气消耗量为N或所述机油温度为T2时，所述电子控制单元ECU通过所述CAN总线发送检测信息至所述整车控制器；
步骤三、所述整车控制器接收到步骤二中所述电子控制单元ECU发送的信息后，通过所述CAN总线发送停机报文至所述电子控制单元ECU；
步骤四、所述电子控制单元ECU接收所述整车控制器下达的停机报文，保持所述电子控制单元ECU处于key on状态，所述天然气发动机run状态变为false，所述天然气发动机进入混动停机模式，所述氧传感器持续加热工作；
步骤五、在所述电子控制单元ECU内，预设所述氧传感器的持续加热标定时间限值t；
在所述氧传感器的所述持续加热标定时间限值t内，若所述天然气发动机run状态变为true，即所述天然气发动机重新工作，则所述氧传感器持续加热工作；
若在所述氧传感器的所述持续加热标定时间限值t，所述天然气发动机run状态仍为false，即所述天然气发动机未重新工作，则所述氧传感器退出加热模式，停止加热工作，所述氧传感器的加热控制过程结束。
作为优选的技术方案，所述水温T1、所述燃气消耗量N、所述机油温度T2、所述持续加热标定时间限值t中的T1、N、T2、和t分别为设定值。
作为对上述技术方案的改进，所述水温T1的设定值为50℃、所述燃气消耗量N的设定值为50g、所述机油温度T2的设定值为45℃、所述持续加热标定时间限值t的设定值为10min。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：混合动力汽车在天然气发动机的正常运行过程中，当电子控制单元ECU和整车控制器检测到汽车满足一定的整车电动运行条件后，整车控制器给天然气发动机发送停机报文，此时要求天然气发动机点火钥匙处于key on的状态，天然气发动机run状态变为false，天然气发动机即进入混动停机模式，此时氧传感器持续加热工作，如果在持续加热标定时间限值内天然气发动机重新工作，则氧传感器持续加热工作；否则当氧传感器持续工作时间超过持续加热标定时间限值时，氧传感器退出加热，停止工作，由于增加了混动停机功能，可以控制氧传感器适时退出加热模式，解决了因为停机引起氧传感器不能持续加热工作的问题，提高了氧传感器的使用寿命，降低了氧传感器的故障率。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
本实施例首先介绍一下氧传感器的具体工作原理，在一定条件下，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。事实上，大气中氧的含量为21％，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多，在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上，由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。
当汽车套管废气一侧的氧浓度低时，在氧传感器电极之间产生一个高电压(0.6～1V)，这个电压信号被送到电子控制单元ECU中放大处理，所述电子控制单元ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，所述电子控制单元ECU按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器，但氧传感器只有在高温时(端部达到300℃以上)其特性才能充分体现，才能输出电压，它在约800℃时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。
但氧传感器如果频繁地在工作与不工作状态之间切换，就会大幅度降低氧传感器使用寿命，增加氧传感器的故障率，目前使用的混合动力天然气发动机上的氧传感器就存在上述缺陷，本实施例涉及的混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略，目的就在于消除上述缺陷，保护氧传感器，减小其故障率，延长其使用寿命，保证天然气发动机的最佳工作状态，进而降低混合动力汽车的维修频率和维护费用。
如图1所示，混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略，在发动机的电子控制单元ECU和整车控制器的配合下控制氧传感器，所述电子控制单元ECU与所述整车控制器之间连接有CAN总线，具体包括以下步骤：
步骤一、启动天然气发动机，利用所述天然气发动机驱动混合动力车行进，所述电子控制单元ECU处于key on状态，即所述天然气发动机处于运行状态，相应地所述氧传感器处于加热工作状态。
步骤二、所述电子控制单元ECU实时检测所述天然气发动机的运行参数，即检测所述天然气发动机的水温、燃气消耗量和机油温度，当所述水温为T1、所述燃气消耗量为N或所述机油温度为T2时，所述电子控制单元ECU通过所述CAN总线发送检测信息至所述整车控制器。
本实施例的所述水温T1、所述燃气消耗量N、所述机油温度T2中的T1、N和T2分别为设定值。例如将各参数做以下设定，所述水温T1的设定值为50℃、所述燃气消耗量N的设定值为50g、所述机油温度T2的设定值为45℃。当然根据混合动力汽车的实际工作情况，也可以将上述参数进行适当调整，以保证混动力汽车安全、稳定和节能运行。
步骤三、所述整车控制器接收到步骤二中所述电子控制单元ECU发送的信息后，通过所述CAN总线发送停机报文至所述电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU接收到停机报文信息后，控制所述天然气发动机进行相应的运行状态转变。
步骤四、所述电子控制单元ECU接收所述整车控制器下达的停机报文，保持所述电子控制单元ECU处于key on状态，所述天然气发动机run状态变为false，所述天然气发动机进入混动停机模式，所述氧传感器持续加热工作。
步骤五、在所述电子控制单元ECU内，预设所述氧传感器的持续加热标定时间限值t，在所述氧传感器的所述持续加热标定时间限值t内，若所述天然气发动机run状态变为true，即所述天然气发动机重新工作，则所述氧传感器持续加热工作；若在所述氧传感器的所述持续加热标定时间限值t，所述天然气发动机run状态仍为false，即所述天然气发动机未重新工作，则所述氧传感器退出加热模式，停止加热工作，所述氧传感器的加热控制过程结束。
本实施例的所述持续加热标定时间限值t为设定值，具体地，所述持续加热标定时间限值t的设定值可以为10min，即设定为10分钟，当然也可以设置其他时间参数，以有助于所述天然气发动机的稳定运行。
本发明在混合动力汽车在天然气发动机的正常运行过程中，当电子控制单元ECU和整车控制器检测到汽车满足一定的整车电动运行条件后，整车控制器给天然气发动机发送停机报文，此时要求天然气发动机点火钥匙处于key on的状态，天然气发动机run状态变为false，天然气发动机即进入混动停机模式，此时氧传感器持续加热工作，如果在持续加热标定时间限值内天然气发动机重新工作，则氧传感器持续加热工作；否则当氧传感器持续工作时间超过持续加热标定时间限值时，氧传感器退出加热，停止工作，由于增加了混动停机功能，可以控制氧传感器适时退出加热模式，解决了因为停机引起氧传感器不能持续加热工作的问题，提高了氧传感器的使用寿命，降低了氧传感器的故障率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略，在发动机的电子控制单元ECU和整车控制器的配合下控制氧传感器，所述电子控制单元ECU与所述整车控制器之间连接有CAN总线，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、启动天然气发动机，利用所述天然气发动机驱动混合动力车行进，所述电子控制单元ECU处于key on状态，所述氧传感器处于加热工作状态；
步骤二、所述电子控制单元ECU实时检测所述天然气发动机的运行参数，即检测所述天然气发动机的水温、燃气消耗量和机油温度，当所述水温为T1、所述燃气消耗量为N或所述机油温度为T2时，所述电子控制单元ECU通过所述CAN总线发送检测信息至所述整车控制器；
步骤三、所述整车控制器接收到步骤二中所述电子控制单元ECU发送的信息后，通过所述CAN总线发送停机报文至所述电子控制单元ECU；
步骤四、所述电子控制单元ECU接收所述整车控制器下达的停机报文，保持所述电子控制单元ECU处于key on状态，所述天然气发动机run状态变为false，所述天然气发动机进入混动停机模式，所述氧传感器持续加热工作；
步骤五、在所述电子控制单元ECU内，预设所述氧传感器的持续加热标定时间限值t；
在所述氧传感器的所述持续加热标定时间限值t内，若所述天然气发动机run状态变为true，即所述天然气发动机重新工作，则所述氧传感器持续加热工作；
若在所述氧传感器的所述持续加热标定时间限值t，所述天然气发动机run状态仍为false，即所述天然气发动机未重新工作，则所述氧传感器退出加热模式，停止加热工作，所述氧传感器的加热控制过程结束。
2.如权利要求1所述的混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略，其特征在于，所述水温T1、所述燃气消耗量N、所述机油温度T2、所述持续加热标定时间限值t中的T1、N、T2、和t分别为设定值。
3.如权利要求1或2所述的混合动力车用天然气发动机的氧传感器控制策略，其特征在于，所述水温T1的设定值为50℃、所述燃气消耗量N的设定值为50g、所述机油温度T2的设定值为45℃、所述持续加热标定时间限值t的设定值为10min。
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