一种宽域氧传感器响应失效的诊断方法与流程

本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种宽域氧传感器响应失效的诊断方法。

背景技术：

《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》中明确提出了对前氧传感器的动态响应的诊断要求：“obd系统应对前氧传感器(用于燃油控制的传感器，传统的开关型传感器和/或宽域或通用传感器)的故障进行监测，监测内容包括输出电压、响应速率和可能影响排放的参数”。

现有技术中对于车辆氧传感器失效的诊断策略主要针对开关型氧传感器，但是针对开关型氧传感器的诊断策略不适用于宽域氧传感器。同时，对于宽域氧传感器失效的诊断，目前市场上只针对对称峰值响应延时失效模式进行诊断。

因此，目前市场上的宽域氧传感器不能对其他响应速率失效模式进行有效诊断，不能满足国六和obdii法规的要求。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种宽域氧传感器响应失效的诊断方法，能有效区分宽域氧传感器响应速率失效的故障模式，并计算出响应速率的延迟程度。

特别地，本发明提供了一种宽域氧传感器响应失效的诊断方法，用于诊断出宽域氧传感器的响应速率失效模式，包括以下步骤：

设定步骤：设置目标空燃比和设定点值，其中，所述设定点值根据氧传感器的响应的传递函数来设定；

判断目标空燃比是否发生变化；

计算步骤：在目标空燃比发生变化时，计算测量值从小于1到大于1的第一过程，

计算测量值与预期值的反应时间的差值，计算所述测量值与变化开始时刻的测量值之差对所述反应时间的积分的第一绝对值，计算所述预期值与变化开始时刻的测量值之差对所述反应时间的积分的第二绝对值，并计算所述第一绝对值与所述第二绝对值的商，

计算所述测量值从大于1到小于1的第二过程，重复上述步骤，

其中，所述测量值为通过所述宽域氧传感器测得的实际空燃比与理论空燃比的比值，所述预期值为根据喷油参数计算得出预期空燃比与所述理论空燃比的比值，所述反应时间为所述测量值或所述预期值从变化开始至达到所述设定点值的时间；

比较步骤：处理所述差值，将所述积分的商与处理后的所述差值分别与标准阈值进行比较，从而诊断出氧传感器的响应速率失效模式。

进一步地，在所述比较步骤之前还包括平均和滤波步骤，是对所述第一过程和所述第二过程进行多次计算，并对多次计算得到所述差值和所述积分的商进行平均和滤波，并判断计算次数是否足够，若是，进入比较步骤，否则返回上一步。

进一步地，所述设定点值根据氧传感器的响应的一阶阶跃响应函数来设定。

进一步地，所述比较步骤中所述的处理是指计算第一时间参数与第二时间参数，其中，所述第一时间参数为所述第一过程与所述第二过程计算所得的所述差值的和，所述第二时间参数为所述第一过程与所述第二过程计算所得的所述差值的差的绝对值；

所述积分的商包括所述第一过程计算所得的第一商和所述第二过程计算所得第二商。

进一步地，所述响应速率失效模式包括对称峰值响应延迟，浓到稀峰值响应延迟、稀到浓峰值响应延迟、对称穿越响应延迟、浓到稀穿越响应延迟以及稀到浓穿越响应延迟。

进一步地，所述标准阈值包括宽域氧传感器对称穿越响应延迟故障的第一阈值a1、宽域氧传感器对称峰值响应延迟故障的第二阈值a2、宽域氧传感器不对称穿越响应延迟故障的第三阈值、宽域氧传感器不对称峰值响应延迟故障的第四阈值、不同延迟时间下穿越响应延迟故障的第一积分阈值和不同延迟时间下峰值响应延迟故障的第二积分阈值。

进一步地，当所述第一时间参数不小于所述第一阈值、所述第二时间参数小于所述第一阈值的一半，同时所述第一商与第二商均小于所述第一积分阈值时，诊断所述宽域氧传感器为对称穿越响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数不小于所述第二阈值、所述第二时间参数小于所述第二阈值的一半，同时所述第一商与第二商均小于所述第二积分阈值时，诊断所述宽域氧传感器为对称峰值响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数不小于所述第三阈值、所述第二时间参数大于所述第三阈值的一半，同时所述第一商大于所述第一积分阈值、所述第二商小于所述第一积分阈值时，诊断所述宽域氧传感器为稀到浓穿越响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数不小于所述第三阈值、所述第二时间参数大于所述第三阈值的一半，同时所述第一商小于所述第一积分阈值、所述第二商大于所述第一积分阈值时，诊断所述宽域氧传感器为浓到稀穿越响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数不小于所述第四阈值、所述第二时间参数大于所述第四阈值的一半，同时所述第一商大于所述第二积分阈值、所述第二商小于所述第二积分阈值时，诊断所述宽域氧传感器为稀到浓峰值响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数不小于所述第四阈值、所述第二时间参数大于所述第四阈值的一半，同时所述第一商小于所述第二积分阈值、所述第二商大于所述第二积分阈值时，诊断所述宽域氧传感器为浓到稀峰值响应延迟失效模式。

进一步地，在所述设定步骤之前，还包括判断发动机是否满足物理诊断条件的步骤。

进一步地，在判断发动机物理诊断条件的步骤之前，还包括判断发动机是否存在故障抑制的步骤。

本发明的宽域氧传感器响应失效的诊断方法，通过设置设定点值，分别计算从浓到稀和稀到浓过程中，测量值与预期值的反应时间的差值，所述测量值与所述预期值对所述反应时间的积分的商，对比标准阀值，有效区分宽域氧传感器进行响应速率失效的故障模式，并计算出响应速率的延迟程度。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的宽域氧传感器响应失效的诊断方法的工作流程图；

图2a是根据本发明一个实施例的宽域氧传感器的对称峰值响应延迟失效模式的曲线示意图；

图2b是根据本发明一个实施例的宽域氧传感器的对称穿越响应延迟失效模式的曲线示意图；

图2c是根据本发明一个实施例的宽域氧传感器的稀到浓峰值响应延迟失效模式的曲线示意图；

图2d是根据本发明一个实施例的宽域氧传感器的浓到稀峰值响应延迟失效模式的曲线示意图；

图2e是根据本发明一个实施例的宽域氧传感器的稀到浓穿越响应延迟失效模式的曲线示意图；

图2f是根据本发明一个实施例的宽域氧传感器的浓到稀穿越响应延迟失效模式的曲线示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的宽域氧传感器响应失效的诊断方法的工作流程图。图2是根据本发明一个实施例的宽域氧传感器响应速率失效模式的曲线示意图。图2中10表示目标空燃比，20表示预期值，30表示测量值。如图1所示，本发明的诊断方法，用于诊断出宽域氧传感器的响应速率失效模式，其一般性地可以包括以下步骤：

判断发动机是否存在故障抑制的步骤s100，所述故障抑制由发动机控制系统的故障管理系统进行检测和协调。

判断发动机是否满足物理诊断条件的步骤s200，所述物理诊断条件包括发动机转速、发动机负荷、发动机进气流量、发动机进气流量的波动程度、传感器处排气温度等参数，通过发动机控制系统对所述参数进行计算，判断所述参数是否在正常范围内。

设定步骤s300：设置目标空燃比和设定点值，其中，所述设定点值根据氧传感器的响应的传递函数来设定，本实施例中所述设定点值根据氧传感器的响应的一阶阶跃响应函数来设定，例如在时间参数为2τ，取得幅值为86.5％作为设定点值。

判断目标空燃比是否发生变化s400，若是进入下一步，若否返回开始。

计算步骤s500：目标空燃比发生变化时，计算测量值从小于1到大于1的第一过程，即浓到稀的过程：

计算测量值与预期值的反应时间的差值，计算所述测量值与变化开始时刻的测量值之差对所述反应时间的积分的第一绝对值，计算所述预期值与变化开始时刻的测量值之差对所述反应时间的积分的第二绝对值，并计算所述第一绝对值与所述第二绝对值的商，

计算所述测量值从大于1到小于1的第二过程，即稀到浓的过程，重复所述第二过程的步骤。

其中，所述测量值为通过所述宽域氧传感器测得的实际空燃比与理论空燃比的比值，所述预期值为根据喷油参数计算得出预期空燃比与所述理论空燃比的比值，所述反应时间为所述测量值或所述预期值从变化开始至达到所述设定点值的时间，所述开始变化是指所述宽域氧传感器信号对喷油改变做出反应的一刻开始，当所述测量值或所述预期值达到所述设定点值时，即认为所述测量值或所述预期值做出了足够有效的变化。

由本步骤计算得到的所述积分的商包括所述第一过程计算所得的第一商i1和所述第二过程计算所得第二商i2。

平均和滤波步骤s600：对所述第一过程和所述第二过程进行多次计算，并对多次计算得到所述差值和所述积分的商进行平均和滤波。

并判断计算次数是否足够s700，若是，进入比较步骤s800，否则返回平均和滤波步骤s600。

比较步骤s800：计算第一时间参数t1与第二时间参数t2，所述第一时间参数t1为所述第一过程与所述第二过程计算所得的所述差值的和，所述第二时间参数t2为所述第一过程与所述第二过程计算所得的所述差值的差的绝对值；将所述积分的商与处理后的所述差值分别与标准阈值进行比较，从而诊断出氧传感器的响应速率失效模式。如图2a-f所示，所述响应速率失效模式包括对称峰值响应延迟，浓到稀峰值响应延迟、稀到浓峰值响应延迟、对称穿越响应延迟、浓到稀穿越响应延迟、稀到浓穿越响应延迟。所述标准阈值包括宽域氧传感器对称穿越响应延迟故障的第一阈值a1、宽域氧传感器对称峰值响应延迟故障的第二阈值a2、宽域氧传感器不对称穿越响应延迟故障的第三阈值a3、宽域氧传感器不对称峰值响应延迟故障的第四阈值a4、不同延迟时间下穿越响应延迟故障的第一积分阈值b1和不同延迟时间下峰值响应延迟故障的第二积分阈值b2。

当所述第一时间参数t1不小于所述第一阈值a1、所述第二时间参数t2小于所述第一阈值a1的一半，同时所述第一商i1与第二商i2均小于所述第一积分阈值b1时，诊断所述宽域氧传感器为对称穿越响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数t1不小于所述第二阈值a2、所述第二时间参数t2小于所述第二阈值a2的一半，同时所述第一商i1与第二商i2均小于所述第二积分阈值b2时，诊断所述宽域氧传感器为对称峰值响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数t1不小于所述第三阈值a3、所述第二时间参数t2大于所述第三阈值a3的一半，同时所述第一商i1大于所述第一积分阈值b1、所述第二商i2小于所述第一积分阈值b1时，诊断所述宽域氧传感器为稀到浓穿越响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数t1不小于所述第三阈值a3、所述第二时间参数t2大于所述第三阈值a3的一半，同时所述第一商i1小于所述第一积分阈值b1、所述第二商i2大于所述第一积分阈值b1时，诊断所述宽域氧传感器为浓到稀穿越响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数t1不小于所述第四阈值a4、所述第二时间参数t2大于所述第四阈值a4的一半，同时所述第一商i1大于所述第二积分阈值b2、所述第二商i2小于所述第二积分阈值b2时，诊断所述宽域氧传感器为稀到浓峰值响应延迟失效模式；

当所述第一时间参数t1不小于所述第四阈值a4、所述第二时间参数t2大于所述第四阈值a4的一半，同时所述第一商i1小于所述第二积分阈值b2、所述第二商i2大于所述第二积分阈值b2时，诊断所述宽域氧传感器为浓到稀峰值响应延迟失效模式。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。