CN110284947A - 一种三元催化器老化检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的三元催化器老化检测方法及装置，应用于发动机技术领域，该方法在发动机退出倒拖工况后，获取影响三元催化器床温的预设参量，若所得预设参量处于预设范围内，计算三元催化器的氧气存储量，进一步比较所得氧气存储量与预设储氧量阈值的大小关系，如果计算得到的氧气存储量低于预设储氧量阈值，则判定三元催化器老化。本发明提供的三元催化器老化检测方法及装置，获取三元催化器正常工作状态下的氧气存储量，并以该氧气存储量为判断依据进行老化检测，整个检测过程可以在不影响三元催化器实际工作状态的情况下完成，进而避免影响车辆尾气的整体处理效果。

Description

一种三元催化器老化检测方法及装置

技术领域

本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种三元催化器老化检测方法及装置。

背景技术

三元催化器(Three-Way-Catalyst)可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx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，是安装在汽车排气***中最重要的机外净化装置，如果三元催化器发生老化，将严重影响汽车尾气的处理效果，导致车辆无法满足日益严格的排放法规要求。

鉴于三元催化器在实际应用中的重要作用，如何对三元催化器的老化状态进行检测，以及时替换老化的三元催化器，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三元催化器老化检测方法及装置，对三元催化器是否老化进行检测，有助于驾驶员及时替换老化的三元催化器，确保车辆的尾气处理效果，具体方案如下：

第一方面，本发明提供一种三元催化器老化检测方法，应用于车载控制器，所述方法包括：

在发动机退出倒拖工况后，获取影响三元催化器床温的预设参量；

若所述预设参量满足预设条件，计算所述三元催化器的氧气存储量；

若所述氧气存储量低于预设储氧量阈值，判定所述三元催化器老化。

可选的，所述计算所述三元催化器的氧气存储量，包括：

确定所述发动机退出倒拖工况的时刻为耗氧起始时刻；

确定所述三元催化器所存储的氧气消耗完毕的时刻为耗氧终止时刻；

将所述耗氧起始时刻和所述耗氧终止时刻代入下述公式，计算得到所述三元催化器的氧气存储量：

其中，m表示所述三元催化器的氧气存储量，mg；

t₁表示所述耗氧起始时刻，s；

t₂表示所述耗氧终止时刻，s；

lambda表示过量空气系数；

n表示所述尾气质量流量，mg/s；

p表示氧气占空气的质量分数，％。

可选的，所述三元催化器出口端设置氧传感器，所述确定所述三元催化器所存储的氧气消耗完毕的时刻为耗氧终止时刻，包括：

监测所述氧传感器的电压值；

确定所述氧传感器的电压值大于预设电压阈值时对应的时刻为所述三元催化器所存储的氧气消耗完毕的耗氧终止时刻。

可选的，本发明第一方面提供的三元催化器老化检测方法，还包括：

在所述发动机退出倒拖工况后，维持所述lambda＜1。

可选的，若所述预设参量满足预设条件，所述在所述发动机退出倒拖工况后，维持所述lambda＜1，包括：

自所述发动机退出倒拖工况，至所述耗氧终止时刻所对应的时长内维持所述lambda＜1。

可选的，若所述预设参量不满足预设条件，所述在所述发动机退出倒拖工况后，维持所述lambda＜1，包括：

自所述发动机退出倒拖工况，至所述三元催化器的氧气消耗量达到参考储氧量的预设比例所对应的时长内，维持所述lambda＜1。

可选的，若所述预设参量包括发动机冷却液温度，所述预设条件包括所述发动机冷却液温度处于预设冷却液温度范围内；

若所述预设参量包括发动机进气温度，所述预设条件包括所述发动机进气温度处于预设进气温度范围内；

若所述预设参量包括所述三元催化器温度，所述预设条件包括所述三元催化器温度处于预设催化器温度范围内；

若所述预设参量包括发动机转速，所述预设条件包括所述发动机转速处于预设转速范围内；

若所述预设参量包括发动机处于倒拖工况的储氧时长，所述预设条件包括所述储氧时长处于预设储氧时长范围内；

若所述预设参量包括发动机处于倒拖工况的进气质量，所述预设条件包括所述进气质量处于预设进气质量范围内。

可选的，计算所述进气质量的方法，包括：

获取所述发动机进入倒拖工况的储氧起始时刻，以及，所述发动机退出倒托工况的储氧终止时刻；

计算所述储氧起始时刻至所述储氧终止时刻所对应的时长内，流经所述发动机的尾气流量的积分值，得到所述发动机处于倒拖工况的进气质量。

可选的，所述车载控制器下电时，存储所述氧气存储量。

第二方面，本发明提供一种三元催化器老化检测装置，包括：

获取单元，用于在发动机退出倒拖工况后，获取影响三元催化器床温的预设参量；

计算单元，用于若所述预设参量满足预设条件，计算所述三元催化器的氧气存储量；

判定单元，用于若所述氧气存储量低于预设储氧量阈值，判定所述三元催化器老化。

基于上述本发明提供的三元催化器老化检测方法及装置，在发动机退出倒拖工况后，获取影响三元催化器床温的预设参量，若所得预设参量处于预设范围内，计算三元催化器的氧气存储量，进一步比较所得氧气存储量与预设储氧量阈值的大小关系，如果计算得到的氧气存储量低于预设储氧量阈值，则判定三元催化器老化。本发明提供的三元催化器老化检测方法及装置，获取三元催化器正常工作状态下的氧气存储量，并以该氧气存储量为判断依据进行老化检测，整个检测过程可以在不影响三元催化器实际工作状态的情况下完成，进而避免影响车辆尾气的整体处理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明申请实施例提供的一种三元催化器老化检测方法的流程图；

图2是本发明申请实施例提供的一种三元催化器老化检测装置的结构框图。

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中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在发动机进入倒拖工况时，发动机停止喷油/喷气，发动机进气为纯空气，相应的，流经三元催化器的废气较稀(主要为空气)，三元催化器处于储存氧气的状态；在发动机退出倒拖工况时，发动机进气恢复为燃油/燃气与空气的混合气，发动机进入正常工作状态，相应的，三元催化器处于消耗氧气的状态，以发动机在倒拖工况时储满氧气为前提条件，即可计算得到三元催化器的实际氧气存储量。

基于上述前提，本发明申请实施例提供一种三元催化器老化检测方法，参见图1，图1是本发明实施例提供的三元催化器老化检测方法的流程图，该方法可应用于车辆设置的整车控制器或行车电脑等具有数据处理能力的控制器；参照图1，本发明实施例提供的三元催化器老化检测方法可以包括：

步骤S100、在发动机退出倒拖工况后，获取影响三元催化器床温的预设参量。

三元催化器的氧存储能力受床温和催化器老化因素影响较大，因此，在对三元催化器是否老化进行检测时，应将三元催化器的床温限定在一定范围内，避免床温因素对检测结果造成干扰。

在发动机退出倒拖工况后，获取影响三元催化器床温的预设参量。一般情况下，三元催化器的床温主要受发动机冷却液温度、发动机进气温度、三元催化器温度、发动机转速、发动机处于倒拖工况的进气质量、发动机处于倒拖工况的储氧时长等因素影响，因此，在进行后续判定过程之前，可以根据需要选取上述预设参量中的一个或多个作为判断三元催化器床温的标准。

可以想到是，为了保证上述各预设参量的正确、有效获取，还需要检测对应传感器，比如温度传感器，是否出现故障，在相应传感器正常工作的情况下，获取对应的预设参量。当然，任何可以用于判断三元催化器床温的参量都是可选的，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样都属于本发明申请保护的范围。

步骤S110、判断预设参量是否满足预设条件，若是，执行步骤S120。

如前所述的影响三元催化器床温的预设参量，若预设参量包括发动机冷却液温度，预设条件包括发动机冷却液温度处于预设冷却液温度范围内，若预设参量包括发动机进气温度，预设条件包括发动机进气温度处于预设进气温度范围内，若预设参量包括三元催化器温度，预设条件包括三元催化器温度处于预设催化器温度范围内，若预设参量包括发动机转速，预设条件包括发动机转速处于预设转速范围内，若预设参量包括发动机处于倒拖工况的储氧时长，预设条件包括储氧时长处于预设储氧时长范围内，若预设参量包括发动机处于倒拖工况的进气质量，预设条件包括进气质量处于预设进气质量范围内。

上述各预设参量所对应的判定范围，均可以根据三元催化器的特性，以及，台架试验的试验结果制定，此处不再赘述。

可选的，对于发动机处于倒拖工况的储氧时长的计算，首先确定发动机进入倒拖工况时所对应的时刻，然后进一步确定发动机退出倒拖工况的时刻，则发动机进入倒拖工况所对应的时刻至发动机退出倒拖工况所对应的时刻之间的时长，即为发动机处于倒拖工况的储氧时长。

对于发动机处于倒拖工况的进气质量的计算，同样的，首先需要确定发动机进入倒拖工况的储氧起始时刻，以及，发动机退出倒托工况的储氧终止时刻，然后计算储氧起始时刻至储氧终止时刻所对应的时长内，流经发动机的尾气流量的积分值，得到发动机处于倒拖工况的进气质量。

需要说明的是，本发明所述及的发动机进入倒拖工况以及退出倒拖工况的判断，可以采用现有技术中的判定方法实现，本发明申请对此不做限定。

如果获取的预设参量满足相应的预设条件，则执行步骤S120，计算三元催化器的氧气存储量，相应的，如果获取的预设参量不满足相应的预设条件，则退出本次检测过程。

步骤S120、计算三元催化器的氧气存储量。

三元催化器在发动机倒拖工况存储氧气，在退出后将消耗氧气，通过计算三元催化器在发动机退出倒拖工况后的氧气释放量，即可得到三元催化器的氧气存储量。

可选的，以发动机退出倒拖工况的时刻为耗氧起始时刻t1，以三元催化器所存储的氧气消耗完毕的时刻为耗氧终止时刻t2，采用如下公式(1)计算耗氧起始时刻t1至耗氧终止时刻t2对应的时长内三元催化器的氧气存储量。

其中，m表示所述三元催化器的氧气存储量，mg；

t₁表示所述耗氧起始时刻，s；

t₂表示所述耗氧终止时刻，s；

lambda表示过量空气系数；

n表示所述尾气质量流量，mg/s；

p表示氧气占空气的质量分数，％。

可选的，在三元催化器的输出端设置氧传感器，具体的，可以选用窄域氧传感器(开关型氧传感器)，采集氧传感器的电压变化，进而判断三元催化器输出端尾气浓稀变化。具体的，在发动机退出倒拖工况后，检测氧传感器的电压值，如果监测到氧传感器的电压值大于预设电压阈值，则确定氧传感器的电压值大于预设电压阈值时所对应的时刻为三元催化器所存储的氧气消耗完毕的耗氧终止时刻。

可选的，考虑到氧传感器的固有响应时间和进行氧气存储量计算之间延时，在发动机退出倒拖工况后，可以延迟预设时长之后再进行氧气存储量的计算，以提高计算结果的准确度。

步骤S130、判断氧气存储量是否低于预设储氧量阈值，若是，执行步骤S140，若否，执行步骤S150。

计算得到三元催化器的氧气存储量之后，即可将氧气存储量与预设储氧阈值进行对比，如果氧气存储量低于预设储氧量阈值，则判定三元催化器发生老化，相反的，如果氧气存储量不低于预设储氧量阈值，则判定三元催化器发生未发生老化。

步骤S140，判定三元催化器老化。

氧气存储量低于预设储氧量阈值，判定三元催化器发生老化。

可选的，在判定三元催化器老化后，可以发送相应的提醒信息给驾驶员，以提醒驾驶员及时更换三元催化器。

步骤S150，判定三元催化器未老化。

氧气存储量不低于预设储氧量阈值，判定三元催化器未发生老化。

可选的，在三元催化器未老化的情况下，可以不进行任何信息输出，三元催化器正常使用即可，当然，也可以向驾驶员输出相应的检测结果，告知驾驶员经过本次检测，三元催化器仍然处于正常工作状态。

综上所述，本发明提供的三元催化器老化检测方法及装置，获取三元催化器正常工作状态下的氧气存储量，并以该氧气存储量为判断依据进行老化检测，整个检测过程可以在不影响三元催化器实际工作状态的情况下完成，进而避免影响车辆尾气的整体处理效果。

可选的，为进一步提高检测结果的准确性，在一个驾驶循环中，生成最终的检测结果之前，可以采用前述图1所示实施例或前述图2所示实施例提供的检测方法，对三元催化器进行多次氧气存储量的计算，对所得多个氧气存储量进行加权计算，将最终得到氧气存储量作为判断三元催化器是否老化的判断依据。

可选的，可以选用下述公式(2)对多个氧气存储量进行加权计算。

out＝m*(InValue-OldValue)+OldValue (2)

其中，out表示当前氧气存储量的加权计算值；

InValue表示采用前述积分公式计算得到的当前氧气存储量的计算值；

OldValue表示上一次氧气存储量计算中得到氧气存储量加权值；

m为加权因子，即InValue占OldValue的权重。

可选的，考虑到发动机处于倒拖工况时，三元催化器长时间处于储存氧气状态，在发动机退出倒拖工况后，如果不对三元催化器的工作过程进行干预，将对车辆尾气处理效果造成严重影响，因此，本发明实施例还提供一种方法，在发动机退出倒拖工况后，调浓三元催化器的进气，即维持前述过量空气系数lambda＜1一段时间，加速三元催化器存储氧气的消耗，同时改善三元催化器的尾气处理效果。

具体的，如果前述预设参量满足预设条件，自发动机退出倒拖工况，至耗氧终止时刻所对应的时长内维持lambda＜1。如果在发动机退出倒拖工况时立即开始三元催化器氧气存储量的计算，那么在前述预设参量满足预设条件的情况下，即在整个计算三元催化器氧气存储量的过程中，都维持lambda＜1。

如果前述预设参量不满足预设条件，自发动机退出倒拖工况，至三元催化器的氧气消耗量达到参考储氧量的预设比例所对应的时长内，维持所述lambda＜1。

需要说明的是，对于三元催化器在前述预设参量不满足预设条件的情况下，氧气消耗量的计算，可以采用现有技术中的计算方式实现，本发明实施例对此不做限定。

进一步需要说明的是，参考储氧量可以选用上一次倒拖工况时计算所得的三元催化器的氧气存储量，同样也可以选用采用上述公式(2)计算所得储氧量加权计算值。为实现这一目的，在车载控制器下电时，均需要存储计算所得的氧气存储量。对氧气存储量进行加权计算的，还可以保存计算所得的储氧量加权计算值。进一步的，对于首次经历倒拖工况的单元催化器来说，参考储氧量还可以预设的标定值。

下面对本发明实施例提供的三元催化器老化检测装置进行介绍，下文描述的三元催化器老化检测装置可以认为是为实现本发明实施例提供的三元催化器老化检测方法，在中央设备中需设置的功能模块架构；下文描述内容可与上文相互参照。

图2为本发明申请实施例提供的一种三元催化器老化检测装置的结构框图，参照图2，该装置可以包括：

获取单元10，用于在发动机退出倒拖工况后，获取影响三元催化器床温的预设参量；

计算单元20，用于若所述预设参量满足预设条件，计算所述三元催化器的氧气存储量；

判定单元30，用于若所述氧气存储量低于预设储氧量阈值，判定所述三元催化器老化。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种三元催化器老化检测方法，其特征在于，应用于车载控制器，所述方法包括：

在发动机退出倒拖工况后，获取影响三元催化器床温的预设参量；

若所述预设参量满足预设条件，计算所述三元催化器的氧气存储量；

若所述氧气存储量低于预设储氧量阈值，判定所述三元催化器老化。

2.根据权利要求1所述的三元催化器老化检测方法，其特征在于，所述计算所述三元催化器的氧气存储量，包括：

确定所述发动机退出倒拖工况的时刻为耗氧起始时刻；

确定所述三元催化器所存储的氧气消耗完毕的时刻为耗氧终止时刻；

将所述耗氧起始时刻和所述耗氧终止时刻代入下述公式，计算得到所述三元催化器的氧气存储量：

其中，m表示所述三元催化器的氧气存储量，mg；

t₁表示所述耗氧起始时刻，s；

t₂表示所述耗氧终止时刻，s；

lambda表示过量空气系数；

n表示所述尾气质量流量，mg/s；

p表示氧气占空气的质量分数，％。

3.根据权利要求2所述的三元催化器老化检测方法，其特征在于，所述三元催化器出口端设置氧传感器，所述确定所述三元催化器所存储的氧气消耗完毕的时刻为耗氧终止时刻，包括：

监测所述氧传感器的电压值；

确定所述氧传感器的电压值大于预设电压阈值时对应的时刻为所述三元催化器所存储的氧气消耗完毕的耗氧终止时刻。

4.根据权利要求2所述的三元催化器老化检测方法，其特征在于，还包括：

在所述发动机退出倒拖工况后，维持所述lambda＜1。

5.根据权利要求4所述的三元催化器老化检测方法，其特征在于，若所述预设参量满足预设条件，所述在所述发动机退出倒拖工况后，维持所述lambda＜1，包括：

自所述发动机退出倒拖工况，至所述耗氧终止时刻所对应的时长内维持所述lambda＜1。

6.根据权利要求4所述的三元催化器老化检测方法，其特征在于，若所述预设参量不满足预设条件，所述在所述发动机退出倒拖工况后，维持所述lambda＜1，包括：

自所述发动机退出倒拖工况，至所述三元催化器的氧气消耗量达到参考储氧量的预设比例所对应的时长内，维持所述lambda＜1。

7.根据权利要求1-6任一项所述的三元催化器老化检测方法，其特征在于，若所述预设参量包括发动机冷却液温度，所述预设条件包括所述发动机冷却液温度处于预设冷却液温度范围内；

若所述预设参量包括发动机进气温度，所述预设条件包括所述发动机进气温度处于预设进气温度范围内；

若所述预设参量包括所述三元催化器温度，所述预设条件包括所述三元催化器温度处于预设催化器温度范围内；

若所述预设参量包括发动机转速，所述预设条件包括所述发动机转速处于预设转速范围内；

若所述预设参量包括发动机处于倒拖工况的储氧时长，所述预设条件包括所述储氧时长处于预设储氧时长范围内；

若所述预设参量包括发动机处于倒拖工况的进气质量，所述预设条件包括所述进气质量处于预设进气质量范围内。

8.根据权利要求7所述的三元催化器老化检测方法，其特征在于，计算所述进气质量的方法，包括：

获取所述发动机进入倒拖工况的储氧起始时刻，以及，所述发动机退出倒托工况的储氧终止时刻；

计算所述储氧起始时刻至所述储氧终止时刻所对应的时长内，流经所述发动机的尾气流量的积分值，得到所述发动机处于倒拖工况的进气质量。

9.根据权利要求1-6任一项所述的三元催化器老化检测方法，其特征在于，所述车载控制器下电时，存储所述氧气存储量。

10.一种三元催化器老化检测装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于在发动机退出倒拖工况后，获取影响三元催化器床温的预设参量；

计算单元，用于若所述预设参量满足预设条件，计算所述三元催化器的氧气存储量；

判定单元，用于若所述氧气存储量低于预设储氧量阈值，判定所述三元催化器老化。