CN102116191B - 一种氧传感器老化诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧传感器老化诊断方法，其特征在于具体步骤如下：首先进入条件判断，符合条件后再系统根据氧传感器电压更新状态，分别记录由稀转浓和由浓转稀的响应时间和转换次数，采集完毕，分别算出稀转浓和由浓转稀的总响应时间和总翻转次数，平均响应时间过大，说明氧传感器信号响应能力变差。通过特定算法确定氧传感器响应能力，如果平均响应时间超出设定阈值，说明氧传感器信号响应能力变差，其检测速度快且结论准确。
Description
技术领域：
本发明涉及一种氧传感器老化诊断方法，属于汽车电子开发领域。
背景技术：
2008年7月1日开始实施第III阶段GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国III、IV阶段)》排放法规，其中对车载诊断系统(OBD)提出了强制要求，内容之一就是必须对氧传感器进行在线检测和诊断。根据OBD法规I3.3.2和I.3.3.3.3，如果出现氧传感器劣化导致排放超过法规中表I.1规定的极限值时必须点亮OBD系统警示灯，且记录故障信息。
汽油机控制系统中，氧传感器起着闭环控制的作用；同时氧传感器还担负着诊断三元催化转化器的重要任务(催化器的工作状态直接影响汽油机排放水平)，氧传感器是否处于正常状态对上述功能的影响很大。因此，作为法规强制要求检测的部件，氧传感器的诊断尤为重要。
根据氧传感器的特性，氧传感器可能发生的故障有信号响应变慢，信号偏移故障(浓混合气信号偏稀不浓，稀混合气信号偏浓)以及氧传感器可信度测试。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种氧传感器老化诊断方法，通过监控氧传感器信号变化的周期时间，来确定氧传感器响应能力，并利用加浓、断油等特殊工况检测氧传感器特性偏移故障。
本发明技术方案是这样实现的：一种氧传感器老化诊断方法，其特征在于具体步骤如下：
一、氧传感器信号响应变慢时的诊断
1)诊断进入条件判断
信号响应变慢的诊断应满足以下前提条件：A、发动机运转持续时间超过发动机最小运转时间60s；B、发动机转速1000rpm到5000rpm之间、进气流量约10g/s～50g/s、大气压力超过80kpa和冷却液温度超过70℃在允许范围内；C、燃油处于闭环控制状态；D、如果系统具有断油加浓控制功能，要求燃油控制未处于断油后加浓状态；E、如果系统具有碳罐控制功能，碳罐脱附率在允许的碳罐脱附率范围内；F、如果系统具有降扭功能，燃油控制未处于降扭状态；G、当前发动机燃油区域为允许进行氧传感器响应诊断；H、没有影响氧传感器诊断的部件故障如水温传感器、曲轴位置传感器、点火线圈、电子节气门、燃油系统、进气温度、怠速转速、喷嘴、进气流量传感器、进气压力传感器、失火、前氧传感器加热和信号、碳罐电磁阀、系统电压；I、以上所有诊断条件至少稳定3秒(该数值可以标定)以上；
2)如果满足上述条件，氧传感器开始状态记录
系统记录氧传感器电压，判断当前氧传感器工作状态，一般超过600mv为浓状态，低于300mv为稀状态，介于两者之间为过渡状态，工作状态和转换列表如下：
表1氧传感器工作状态和转换列表
3)氧传感器信号计算和判定
系统根据氧传感器电压更新状态，分别记录由稀转浓和由浓转稀的响应时间和转换次数，采集完毕，分别算出稀转浓和由浓转稀的总响应时间和总翻转次数，根据如下公式算出平均响应时间：
平均响应时间过大，说明氧传感器信号响应能力变差。
氧传感器特性偏移故障诊断
1)首先判断诊断允许条件，不满足则退出此项诊断：
A、发动机工作处于稳态工况；B、电瓶电压在允许范围内(超过10mv)；C、如果系统有降扭功能，关闭燃油降扭控制功能；D、发动机进气流量超过允许的最小限值(超过20g/s)；E、二次空气诊断功能关闭；F、没有连接诊断仪；G、以上所有诊断条件必须稳定一段时间(至少30s)。
2)主诊断过程
改变空燃比值，使发动机置于加浓或断油工况，对氧传感器进行滤波处理(因为过渡工况存在阶跃响应)，观察滤波后氧传感器电压，加浓情况下经过足够时间，对故障进行判断。
●氧传感器加浓偏稀诊断：前氧传感器滤波电压持续低于加浓偏稀电压限值(0.35mv)并且发动机运行空燃比值低于氧传感器加浓偏稀空燃比限值，说明氧传感器出现加浓偏稀偏移故障；
●氧传感器减速断油偏浓诊断：如果前氧传感器滤波电压过高，超过减速断油偏浓电压限值(0.8mv)，说明氧传感器出现断油偏浓偏移故障；
对氧传感器加浓偏稀和减速断油偏浓的诊断次数(总共200诊断次)和出现故障的次数进行统计，如果氧传感器加浓偏稀出现故障的次数超过报故障限值(100次)，说明氧传感器加浓偏稀测试完成，置氧传感器加浓偏稀故障标志；氧传感器减速断油偏浓诊断出现故障次数超过氧传感器减速断油偏浓诊断报故障限值(100次)，说明氧传感器减速断油偏浓测试完成，置氧传感器加减速断油故障标志。
以上两种情况都是说明氧传感器存在偏移故障。
本发明的积极效果是：采取监控氧传感器周期时间，通过特定算法确定氧传感器响应能力，如果平均响应时间超出设定阈值，说明氧传感器信号响应能力变差，其检测速度快且结论准确。
附图说明：
图1为本发明的氧传感器信号采集值图；
图2为本发明的另一实施例的氧传感器信号采集值图；
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1：
如图1所示，当实车50kph时检测出氧传感器响应诊断劣化并报故障，通过以下的方法进行检测：
(1)诊断进入条件判断
信号响应变慢的诊断应满足以下前提条件：A、发动机运转持续时间超过发动机最小运转时间60s；B、发动机转速(约1000rpm到5000rpm之间)、进气流量(约10g/s～50g/s)、大气压力(超过80kpa)和冷却液温度(超过70℃)在允许范围内；C、燃油处于闭环控制状态；D、如果系统具有断油加浓控制功能，要求燃油控制未处于断油后加浓状态；E、如果系统具有碳罐控制功能，碳罐脱附率在允许的碳罐脱附率范围内；F、如果系统具有降扭功能，燃油控制未处于降扭状态；G、当前发动机燃油区域为允许进行氧传感器响应诊断；H、没有影响氧传感器诊断的部件故障如水温传感器、曲轴位置传感器、点火线圈、电子节气门、燃油系统、进气温度、怠速转速、喷嘴、进气流量传感器、进气压力传感器、失火、前氧传感器加热和信号、碳罐电磁阀、系统电压；I、以上所有诊断条件至少稳定3秒(该数值可以标定)以上；
(2)如果满足上述条件，氧传感器开始状态记录
系统记录氧传感器电压，判断当前氧传感器工作状态(一般超过600mv为浓状态，低于300mv为稀状态，介于两者之间为过渡状态)，工作状态和转换列表如下：
表1氧传感器工作状态和转换列表
(3)氧传感器信号计算和判定
系统根据氧传感器电压更新状态，分别记录由稀转浓和由浓转稀的响应时间和转换次数，采集完毕，分别算出稀转浓和由浓转稀的总响应时间和总翻转次数，根据如下公式算出平均响应时间：
平均响应时间过大，说明氧传感器信号响应能力变差。
(4)氧传感器特性偏移故障诊断
首先判断诊断允许条件，不满足则退出此项诊断：
A、发动机工作处于稳态工况；B、电瓶电压在允许范围内(超过10mv)；C、如果系统有降扭功能，关闭燃油降扭控制功能；D、发动机进气流量超过允许的最小限值(超过20g/s)；E、二次空气诊断功能关闭；F、没有连接诊断仪；G、以上所有诊断条件必须稳定一段时间(至少30s)。
主诊断过程
改变空燃比值，使发动机置于加浓或断油工况，对氧传感器进行滤波处理(因为过渡工况存在阶跃响应)，观察滤波后氧传感器电压，加浓情况下经过足够时间，对故障进行判断。
氧传感器加浓偏稀诊断：前氧传感器滤波电压持续低于加浓偏稀电压限值(0.35mv)并且发动机运行空燃比值低于氧传感器加浓偏稀空燃比限值，说明氧传感器出现加浓偏稀偏移故障；
氧传感器减速断油偏浓诊断：如果前氧传感器滤波电压过高，超过减速断油偏浓电压限值(0.8mv)，说明氧传感器出现断油偏浓偏移故障；
对氧传感器加浓偏稀和减速断油偏浓的诊断次数(总共诊断200次)和出现故障的次数进行统计，如果氧传感器加浓偏稀出现故障的次数超过报故障限值(100次)，说明氧传感器加浓偏稀测试完成，置氧传感器加浓偏稀故障标志；氧传感器减速断油偏浓诊断出现故障次数超过氧传感器减速断油偏浓诊断报故障限值(100次)，说明氧传感器减速断油偏浓测试完成，置氧传感器加减速断油故障标志。
以上两种情况都是说明氧传感器存在偏移故障。
当稀至浓的翻转次数为14次，总的穿越时间为287s，平均响应周期时间为20.5s/次；
当浓至稀的翻转次数同样也是14次，总的穿越时间为429.8s，平均响应周期时间为30.7s/次；
结果：超出了15s/次的限值，测试完毕后系统报告故障。
实施例2：
图2为当减速断油时检测出氧传感器劣化并报故障，采用本发明方法，获取到如下结果：
氧传感器总测试次数21次(未超出30次的测试限值)，出现故障的次数为20次，已经超过故障限值，测试完成后报告减速断油偏浓的故障。
Claims (1)
1.一种氧传感器老化诊断方法，其特征在于具体步骤如下：
一、氧传感器信号响应变慢时的诊断
(1)诊断进入条件判断
信号响应变慢的诊断应满足以下前提条件：A、发动机运转持续时间超过发动机最小运转时间60s；B、发动机转速1000rpm到5000rpm之间、进气流量10g/s～50g/s、大气压力超过80kpa和冷却液温度超过70℃在允许范围内；C、燃油处于闭环控制状态；D、如果系统具有断油加浓控制功能，要求燃油控制未处于断油后加浓状态；E、如果系统具有碳罐控制功能，碳罐脱附率在允许的碳罐脱附率范围内；F、如果系统具有降扭功能，燃油控制未处于降扭状态；G、当前发动机燃油区域为允许进行氧传感器响应诊断；H、没有影响氧传感器诊断的故障即无水温传感器、曲轴位置传感器、点火线圈、电子节气门、燃油系统、进气温度、怠速转速、喷嘴、进气流量传感器、进气压力传感器、失火、前氧传感器加热和信号、碳罐电磁阀、系统电压的故障；I、以上所有诊断条件至少稳定3秒；
(2)如果满足上述条件，氧传感器开始状态记录
系统记录氧传感器电压，判断当前氧传感器工作状态一般超过600mv为浓状态，低于300mv为稀状态，介于两者之间为过渡状态，工作状态和转换列表如下：
表1氧传感器工作状态和转换列表
(3)氧传感器信号计算和判定
系统根据氧传感器电压更新状态，分别记录由稀转浓和由浓转稀的响应时间和转换次数，采集完毕，分别算出稀转浓和由浓转稀的总响应时间和总翻转次数，根据如下公式算出平均响应时间：
平均响应时间过大，说明氧传感器信号响应能力变差；
二、氧传感器特性偏移故障诊断
首先判断诊断允许条件，不满足则退出此项诊断：
A、发动机工作处于稳态工况；B、电瓶电压在允许范围内超过10mv；C、如果系统有降扭功能，关闭燃油降扭控制功能；D、发动机进气流量超过允许的最小限值超过20g/s；E、二次空气诊断功能关闭；F、没有连接诊断仪；G、以上所有诊断条件必须稳定一段时间即30s；主诊断过程
改变空燃比值，使发动机置于加浓或断油工况，因为过渡工况存在阶跃响应，需要对氧传感器进行滤波处理，加浓情况下，在足够时间内观察滤波后的氧传感器电压，最后对故障进行判断；
氧传感器加浓偏稀诊断：前氧传感器滤波电压持续低于加浓偏稀电压限值并且发动机运行空燃比值低于氧传感器加浓偏稀空燃比限值为0.35mv，说明氧传感器出现加浓偏稀偏移故障；
氧传感器减速断油偏浓诊断：如果前氧传感器滤波电压过高，超过减速断油偏浓电压限值为0.8mv，说明氧传感器出现断油偏浓偏移故障；对氧传感器加浓偏稀和减速断油偏浓的诊断次数，总共诊断200次和出现故障的次数进行统计，如果氧传感器加浓偏稀出现故障的次数超过报故障限值为100次，说明氧传感器加浓偏稀测试完成，置氧传感器加浓偏稀故障标志；氧传感器减速断油偏浓诊断出现故障次数超过氧传感器减速断油偏浓诊断报故障限值为100次，说明氧传感器减速断油偏浓测试完成，置氧传感器加减速断油故障标志；
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